專利名稱：電池組的制造方法及其制造裝置以及電池組用單電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括在收容正極、負(fù)極、隔膜、電解液等發(fā)電要素并兼作一方電極端子的金屬外殼的開口部上通過(guò)介入絕緣體用兼作另一方電極端子的封口體封接的多個(gè)單電池，同時(shí)將這些多個(gè)單電池的相鄰的一方的單電池的封口體焊接在另一方單電池的金屬外殼底部上成串聯(lián)連接的電池組的制造方法及其適用該方法的制造裝置，以及適用于這些制造方法及其制造裝置的電池組用單電池。
一般說(shuō)來(lái)，鎳氫化物蓄電池、鎳鎘蓄電池等堿性蓄電池是在正極和負(fù)極之間介入隔膜，將其卷繞成螺線形之后，在正極和負(fù)極的端部連接上集電體形成電極體，將該電極體收容在金屬外殼內(nèi)將從集電體延伸的導(dǎo)線部焊接到封口體上之后，通過(guò)介入絕緣墊片將封口體裝在外殼的開口部上進(jìn)行密封所構(gòu)成。這樣的堿性蓄電池在用于電動(dòng)工具以及電動(dòng)汽車等上時(shí)，由于要求高輸出，一般是將多個(gè)單電池串聯(lián)連接形成電池組使用。
這樣的電池組，如

圖10所示，在作為正極端子設(shè)置在單電池80b的封口板81上的正極蓋82上焊接導(dǎo)線板85的一端，同時(shí)在單電池80a的金屬外殼83的底部84上焊接導(dǎo)線板85的另一端，然后將導(dǎo)線板85從中央部彎曲成U形狀，將多個(gè)單電池80a、80b串聯(lián)連接制作而成。
然而，如果讓通過(guò)介入彎曲成U形狀的導(dǎo)線板85連接的多個(gè)單電池80a、80b放電，由于在導(dǎo)線板85中會(huì)流過(guò)放電電流，導(dǎo)線板85越長(zhǎng)，或者導(dǎo)線板85的厚度越薄其上的電阻壓降就越大，該電阻壓降在放電電流小的時(shí)候問(wèn)題并不突出，而當(dāng)用于電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車等大電流的用途中時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電阻壓降降低動(dòng)作電壓的問(wèn)題。
為此，雖然有不采用導(dǎo)線板，直接在單電池相對(duì)向的端子之間用焊錫焊接連接單電池的方法，如果將焊錫和焊接相比較，焊錫部的強(qiáng)度弱，存在著難以牢固連接的問(wèn)題。還有，在單電池相對(duì)向的端子之間用焊錫焊接很麻煩，存在作業(yè)效率差的問(wèn)題。
在此，本申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)各種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，開發(fā)出按電池的充電方向或者放電方向通入焊接電流，直接焊接單電池的相鄰端子的嶄新的焊接方法。該焊接方法，如圖11所示，將多個(gè)單電池90a、90b放入未圖示的支撐筒內(nèi)形成整齊一列之后，在其上端的正極蓋92上放置一方的焊接電極96，在下端的金屬外殼93的底部94放置另一方的焊接電極97。
然后，在兩焊接電極96、97之間一邊施加壓力一邊施加焊接電壓，通入大電流脈沖。這樣將單電池90a的金屬外殼93的底部94和單電池90b的正極蓋92之間的接觸部熔融后進(jìn)行焊接。
這樣，由于是直接將單電池相鄰的端子之間焊接，可以減少該焊接部分的電阻壓降，提高電池組的動(dòng)作電壓。
但是，在圖11所示的電池組的制造方法中，由于一對(duì)焊接電極96、97兼作為加壓部件，存在著難以充分調(diào)整施加在多個(gè)單電池90a、90b之間的壓力的問(wèn)題。在此，如果施加在多個(gè)單電池90a、90b之間的壓力過(guò)大，會(huì)在正極蓋92上施加過(guò)大的壓力。如果在正極蓋92上施加過(guò)大的壓力，存在著正極蓋92壓縮、或者變形的問(wèn)題。還有，由于在正極蓋92內(nèi)配置有壓力閥，如果正極蓋92產(chǎn)生壓縮、或者變形，存在著讓該壓力閥不能正常動(dòng)作的問(wèn)題。
另一方面，如果施加在多個(gè)單電池90a、90b之間的壓力過(guò)小，相鄰接的單電池的端子之間不能充分焊接，存在著焊接不良的問(wèn)題。這是因?yàn)槿绻诙鄠€(gè)單電池90a、90b之間不能施加充分的壓力，焊接處的接觸電阻增大，電阻壓降增大，在該部分就不能充分供給焊接電流。為此，當(dāng)單電池的連接個(gè)數(shù)增加形成大電壓的電池組時(shí)，焊接處增加，進(jìn)一步不能充分供給焊接電流，進(jìn)一步產(chǎn)生焊接不良的問(wèn)題。
還有，由于是將多個(gè)單電池90a、90b放入支撐筒內(nèi)形成整齊一列，支撐筒的內(nèi)徑如果比單電池90a、90b的外徑小，將單電池90a、90b插入支撐筒內(nèi)困難。還有，如果支撐筒的內(nèi)徑比單電池90a、90b的外徑過(guò)大，則存在著在支撐筒內(nèi)不能讓單電池90a、90b保持整齊一直線的問(wèn)題。
為此，本發(fā)明正是為了解決上述問(wèn)題的發(fā)明，其第1目的在于提供一種即使焊接多個(gè)單電池也不會(huì)損傷單電池，并且不產(chǎn)生焊接不良而可以簡(jiǎn)單焊接的電池組的焊接方法，還有，其第2目的在于提供一種可以實(shí)現(xiàn)該焊接方法的制造裝置，進(jìn)一步，其第3目的在于提供一種適于這些的電池的連接構(gòu)造。
為了達(dá)成上述第1目的，本發(fā)明的電池組的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備具有將夾持電解液配置正極和負(fù)極構(gòu)成的電池要素收容同時(shí)兼作為一方電極端子的金屬外殼、與上述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子的多個(gè)單電池的工序、讓這些多個(gè)單電池的相鄰端子擋接的整齊排列成一列的工序、通過(guò)上述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的至少一方的電池要素流入焊接電流、焊接上述相鄰端子的焊接工序。
優(yōu)選上述整齊排列成一列工序是將這些多個(gè)單電池的相鄰的一方電極的金屬外殼底部和另一方單電池的另一方電極端子擋接的整齊排列成一列工序，并包括與上述整齊排列成一列的任意2個(gè)單電池的金屬外殼表面接觸配置一對(duì)焊接電極的焊接電極配置工序、在上述一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流、將位于上述焊接電極之間的多個(gè)單電池的兩端子之間焊接的焊接工序。
還有，優(yōu)選上述焊接電極配置工序是在上述多個(gè)單電池中位于端部的單電池的端子的一方和其他單電池的側(cè)面上配置焊接電極的工序。
還有，優(yōu)選上述焊接電極配置工序是讓與上述整齊排列成一列的任意2個(gè)單電池的金屬外殼的表面接觸配置一對(duì)焊接電極的焊接電極配置工序。
還有，優(yōu)選上述另一方電極端子由介入絕緣體密封兼作為一方電極端子的上述金屬外殼的開口部的封口體構(gòu)成，上述焊接工序包含一邊用加壓部件對(duì)上述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的兩端之間加壓一邊在上述一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流的工序，將這些多個(gè)單電池的相鄰的一方單電池的封口體和另一方單電池的金屬外殼底部焊接成串聯(lián)連接。
即在本發(fā)明的方法中，包括與上述整齊排列成一列中任意2個(gè)單電池的金屬外殼的表面接觸配置一對(duì)焊接電極的焊接電極配置工序、相對(duì)于整齊排列成一列的多個(gè)單電池、在一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流的焊接工序。
這樣，整齊排列成一列的多個(gè)單電池的兩端部上，讓整齊排列成一列的各單電池的金屬外殼的底部和封口體接觸。在這種狀態(tài)下，如果在一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流，在緊密接觸的金屬外殼的底部和封口體的接觸部產(chǎn)生焦耳熱，該接觸部熔融，將配置了焊接電極的任意2個(gè)單電池之間所存在的單電池的一方單電池的外殼底部和另一方單電池的封口體直接焊接。其結(jié)果，不采用焊接用的導(dǎo)板，就可以將一方單電池的外殼底部和另一方單電池的封口體直接焊接，可以減少焊接部處的電阻壓降，獲得多個(gè)單電池串聯(lián)連接的內(nèi)部電阻低的電池組。
這時(shí)，如果在一對(duì)焊接電極之間施加焊接電壓，從配置了一方焊接電極的單電池的外殼，經(jīng)過(guò)配置了這些焊接電極的任意2個(gè)單電池之間所存在的單電池內(nèi)、以及配置了另一方焊接電極的單電池內(nèi)、配置了另一方焊接電極的單電池的外殼流過(guò)焊接電流。這樣，僅僅在任意2個(gè)單電池的金屬外殼的表面上緊密接觸配置一對(duì)焊接電極，就可以獲得具有充分焊接強(qiáng)度的電池組。
此外，如果在相鄰2個(gè)單電池的金屬外殼的表面上緊密接觸配置一對(duì)焊接電極，或者夾持1個(gè)單電池的相鄰2個(gè)單電池的金屬外殼的表面上緊密接觸配置一對(duì)焊接電極，可以降低施加在焊接電極上的焊接電壓，在通入焊接電極間的焊接電流的集電距離短。其結(jié)果，以給定的焊接電流可以形成具有充分焊接強(qiáng)度的焊接部。
在此，當(dāng)單電池的多個(gè)配置成一列時(shí)，如果一方的單電池的外殼和另一方的單電池的外殼接觸，即使在一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流，也不會(huì)在兼作為一方單電池的一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部上流過(guò)焊接電流，不能將該接觸部焊接。為了防止這種情況發(fā)生，在這些外殼之間介入絕緣體，除兼作為一方單電池的一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部以外的部分不接觸，而需要讓焊接電流流過(guò)兼作為一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部以及另一方的單電池內(nèi)。
還有，為了達(dá)成上述第2目的，本發(fā)明的電池組的制造裝置，包括分別載置固定整齊排列成一列的多個(gè)單電池的任意2個(gè)單電池的一對(duì)下焊接電極、在與所述一對(duì)下焊接電極對(duì)應(yīng)的位置上載置的一對(duì)上焊接電極、向所述一對(duì)下焊接電極或者一對(duì)上焊接電極的至少一方供給焊接電流的焊接用電源、按給定壓力向所述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的兩端部加壓的加壓部件。
這樣，通過(guò)包括分別載置固定配置成一列的多個(gè)單電池的任意2個(gè)單電池的一對(duì)下焊接電極，可以在一對(duì)下焊接電極上載置固定單電池。然后，在下焊接電極對(duì)應(yīng)的位置上配置上焊接電極，如果包括按給定壓力向這樣配置成一列電池的兩端部加壓的加壓部件，可以向與焊接用電源連接的一對(duì)下焊接電極或者一對(duì)上焊接電極的至少一方供給焊接電流。
這樣，如果驅(qū)動(dòng)焊接用電源，在兼作為一方單電池的一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部產(chǎn)生焦耳熱，該接觸部熔融，可以焊接一方單電池和另一方單電池。
如果讓對(duì)下焊接電極或者一對(duì)上焊接電極是相互接觸，在這些一對(duì)焊接電極中的任一方供給焊接電流，處于短路狀態(tài)，也不會(huì)在兼作為一方單電池的一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部上流過(guò)焊接電流。為此，有必要至少在一對(duì)下焊接電極之間配置載置固定單電池的由絕緣材料構(gòu)成的絕緣載置臺(tái)。這樣，可以防止一對(duì)下焊接電極或者一對(duì)上焊接電極相互之間接觸。
還有，為了達(dá)成上述第3目的，本發(fā)明的電池組用單電池，包括在兼作為所述一方電極端子的金屬外殼底部或者兼作為所述另一方電極端子的封口體的上面的至少一方上比這些端子要向單電池外部凸出的凸部。在此，當(dāng)在兼作為一方單電池的一方電極端子的外殼和另一方單電池的另一方電極端子之間的接觸部通入焊接電流時(shí)，在該接觸部流入更多的焊接電流而牢固焊接，可以提高焊接強(qiáng)度。
但是，如果這些接觸部是面接觸，接觸部的電流密度小，不能獲得充分的焊接強(qiáng)度，如果在正極端子或者負(fù)極端子的至少一方上設(shè)置比這些端子要向單電池外部凸出的凸部，在該凸出部將集中焊接電流，增大接觸部處的電流密度，可以獲得充分的焊接強(qiáng)度。
此外，上述方法也可以適用于將單電池并聯(lián)連接的場(chǎng)合。
以下對(duì)附圖作簡(jiǎn)要說(shuō)明。
圖1為表示制造電池組的本發(fā)明實(shí)施例1的焊接裝置模式表示的透視圖。
圖2為表示采用圖1的裝置將電池組相鄰的單電池之間焊接的狀態(tài)的俯視圖。
圖3為表示制造電池組的本發(fā)明實(shí)施例2的焊接裝置的一例模式表示的透視圖。
圖4為表示采用圖3的裝置將電池組相鄰的單電池之間焊接的狀態(tài)的俯視圖。
圖5為表示采用圖1、圖3的裝置制成電池組的一例的單電池的連接部的放大剖視圖。
圖6為表示采用圖1、圖3的裝置制成電池組的另一例的單電池的連接部的放大剖視圖。
圖7為表示變形例4的連接部件以及采用該部件連接單電池的狀態(tài)的圖。
圖8為表示變形例5的連接部件以及采用該部件連接單電池的狀態(tài)的圖。
圖9為表示變形例6的連接部件以及采用該部件連接單電池的狀態(tài)的圖。
圖10為表示已有例的電池組的一例的俯視圖。
圖11為表示已有例的電池組的另一例的俯視圖。
在上述附圖中，10a-單電池、11-正極板、12-負(fù)極板、13-隔膜、14-正極集電體、15-正極用導(dǎo)線、16-外殼(負(fù)極端子)、16a-凸出部、17-封口體、18-正極蓋(正極端子)、18a-凸出部、19-絕緣板、21、23-焊接用上電極、21a、23a-槽部、22、24-焊接用下電極、22a、24a-槽部、25、26-絕緣載置臺(tái)、31、32-按壓部件、40-焊接用電源、51、53-焊接用上電極、51a、53a-槽部、52、54-焊接用下電極、52a、54a-槽部、55、56-絕緣載置臺(tái)、61、62-按壓部件、70-焊接用電源。
實(shí)施例以下根據(jù)圖1～圖6說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。此外，圖1為表示制造電池組的本發(fā)明實(shí)施例1的焊接裝置模式表示的透視圖，圖2為表示采用圖1的裝置將電池組相鄰的單電池之間焊接的狀態(tài)的俯視圖，圖3為表示制造電池組的本發(fā)明實(shí)施例2的焊接裝置的一例模式表示的透視圖，圖4為表示采用圖3的裝置將電池組相鄰的單電池之間焊接的狀態(tài)的俯視圖，圖5為表示采用圖1、圖3的裝置制成電池組的一例的單電池的連接部的放大剖視圖，圖6為表示采用圖1、圖3的裝置制成電池組的另一例的單電池的連接部的放大剖視圖。
實(shí)施例1為制造本發(fā)明的電池組的實(shí)施例1的焊接裝置，如圖1所示，包括、由焊接用上電極21和焊接用下電極23構(gòu)成的一方極性的焊接用上下電極以及由焊接用上電極23和焊接用下電極24構(gòu)成的另一方極性的焊接用上下電極所構(gòu)成的一對(duì)焊接電極、配置在各焊接用下電極22、24之間的絕緣體構(gòu)成絕緣載置臺(tái)25、配置在各焊接用下電極22、24外側(cè)的絕緣體構(gòu)成絕緣載置臺(tái)26、對(duì)串聯(lián)連接排列成一列而成為電池組的各單電池10a、10b、10c的兩端部進(jìn)行加壓的一對(duì)加壓部件31、32、向一對(duì)焊接用上電極21、23和一對(duì)焊接用下電極22、24供給焊接電流的焊接用電源40(參見圖2)。
焊接用下電極22、24通過(guò)由銅等導(dǎo)電性良好的金屬材料形成為角柱狀所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c下一半的外形形狀一致的槽部22a、24a。還有，焊接用上電極21、23，和焊接用下電極22、24相同，通過(guò)由銅等導(dǎo)電性良好的金屬材料形成為角柱狀所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c上一半的外形形狀一致的槽部21a、23a。
然后，通過(guò)在各焊接用下電極22、24上載置各焊接用上電極21、23，槽部22a和21a所形成的空間部以及槽部24a和23a所形成的空間部和各單電池10a、10b、10c的外形形狀一致。這樣，在焊接用下電極22的槽部22a上配置單電池10a(10b、10c)，在其上通過(guò)載置焊接用上電極21將單電池10a(10b、10c)固定，在焊接用下電極24的槽部24a上配置單電池10b(10a、10c)，在其上通過(guò)載置焊接用上電極23將單電池10b(10a、10c)固定。
絕緣載置臺(tái)25、26通過(guò)由合成樹脂、陶瓷等絕緣材料形成為角柱形所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c下一半的外形形狀一致的槽部25a、26a。此外，在圖1、圖2中，雖然只表示了作為單電池采用單電池10a、10b、10c3個(gè)組成電池組，并將其載置在絕緣載置臺(tái)25、26的例子，當(dāng)電池組所連接的單電池的個(gè)數(shù)多時(shí)，除絕緣載置臺(tái)25、26之外也可采用其他絕緣載置臺(tái)。
加壓部件31、32由具有給定強(qiáng)度的金屬、合成樹脂、陶瓷等構(gòu)成，在將各單電池10a、10b、10c整齊排列成一列配置在各焊接用下電極22、24以及各絕緣載置臺(tái)25、26之后，通過(guò)將加壓部件31按壓擋在單電池10a的封口體17上，同時(shí)將加壓部件32按壓擋在單電池10c的外殼16的底部上，按壓各單電池10a、10b、10c。此外，加壓部件31、32的至少一方是通過(guò)螺旋彈簧、氣壓缸等加壓方式進(jìn)行加壓。
焊接用電源40是在電池組上施加給定電壓值的直流電壓在一對(duì)焊接電極間(這時(shí)，為在焊接用上電極21和焊接用上電極23之間)流經(jīng)3KA的直流脈沖電流大約15msec的直流電源。
以下，根據(jù)圖1、圖2說(shuō)明采用上述實(shí)施例1的焊接裝置制造電池組的工序例。
首先，將焊接用下電極22、絕緣載置臺(tái)25、焊接用下電極24以及絕緣載置臺(tái)26按順序整齊排列成一列成一排。然后，在焊接用下電極22的槽部22a上載置單電池10a，絕緣載置臺(tái)25的槽部25a以及焊接用下電極24的槽部24a上載置單電池10b，絕緣載置臺(tái)26的槽部26a上載置單電池10c。這時(shí)，在單電池10a和10b之間、單電池10b和10c之間，如圖5、圖6所示，在正極蓋18之外不讓與相對(duì)向的外殼16的底部接觸而配置有設(shè)置有開孔的絕緣板19。
接著，在焊接用下電極22上載置焊接用上電極21、焊接用下電極24上載置焊接用上電極23，與單電池10a以及10b的各外殼16的表面緊密接觸。然后，將加壓部件31按壓擋在單電池10a的封口體17上，同時(shí)將加壓部件32按壓擋在單電池10c的外殼16的底部上。這樣，加壓部件31、32的至少一方通過(guò)螺旋彈簧、氣壓缸等加壓方式進(jìn)行加壓，按給定的壓力(例如，1×105N/m2～5×105N/m2)按壓各單電池10a、10b、10c。此外，從焊接電源40延伸出來(lái)的連接導(dǎo)線的一方端子與焊接用上電極21連接，另一方端子與焊接用上電極23連接。
接著，驅(qū)動(dòng)焊接電源40，在焊接用上電極21和焊接用上電極23之間施加給定電壓值的直流電壓，按照焊接用上電極21→單電池10a的外殼16→單電池10a的外殼16的底部與單電池10b的正極蓋18的接觸部→單電池10b內(nèi)→單電池10b的外殼16→焊接用上電極23的方向(或者相反的方向)流經(jīng)3KA的直流脈沖電流大約15msec。這樣，由于在單電池10a的外殼16的底部與單電池10b的正極蓋18的接觸部上產(chǎn)生焦耳熱而熔融，使得單電池10a和單電池10b的接觸部(單電池10a的外殼16的底部和單電池10b的正極蓋18的接觸部)焊接。
接著，將絕緣載置臺(tái)26、焊接用下電極22、絕緣載置臺(tái)25以及焊接用下電極24按順序重新整齊排列成一列成一列，在絕緣載置臺(tái)26的槽部26a以及焊接用下電極22的槽部22a上載置已經(jīng)焊接的單電池10a和10b，同時(shí)在絕緣載置臺(tái)25的槽部25a以及焊接用下電極24的槽部24a上載置單電池10c。之后，和上述同樣，分別在焊接用下電極22、24上載置焊接用上電極21、23，同時(shí)將加壓部件31、32擋接，驅(qū)動(dòng)焊接用電源40。這樣，將單電池10b和單電池10c的接觸部(單電池10b的外殼16的底部和單電池10c的正極蓋18的接觸部)焊接，形成3個(gè)單電池串聯(lián)焊接的電池組。
如上所述，在實(shí)施例1中，在成一列配置的多個(gè)單電池10a、10b、10c的相鄰的單電池，例如單電池10a(10b)和單電池10b(10c)的金屬外殼16、16上分別接觸配置一對(duì)焊接用上下電極21、22和23、24，用加壓部件31、32以給定的壓力一邊加壓一列單電池10a、10b、10c的兩端部，一邊在一對(duì)焊接用上電極21、23之間通入焊接電流，焊接電流從焊接用上電極21，經(jīng)過(guò)單電池10a(10b)的外殼16的底部和單電池10b(10c)的正極蓋18的接觸部以及單電池10b(10c)內(nèi)，流向焊接用上電極23，或者向其相反方向流動(dòng)。
這樣，在單電池10a(10b)的外殼16的底部和單電池10b(10c)的正極蓋18的接觸部上產(chǎn)生焦耳熱，使該接觸部熔融，使得單電池10a(10b)的外殼16的底部和單電池10b(10c)的正極蓋18的接觸部焊接。這樣，不需要采用焊接用導(dǎo)線板，可以讓單電池10a(10b)和單電池10b(10c)直接焊接，可以減少焊接部處的電阻壓降，獲得多個(gè)電池串聯(lián)連接的內(nèi)部電阻低的電池組。
實(shí)施例2
在上述實(shí)施例1中，以相鄰的單電池10a、10b(10b、10c)之間焊接為例進(jìn)行了說(shuō)明，在本發(fā)明中，可以在任意2個(gè)單電池之間焊接。以下夾持另一個(gè)單電池的相鄰的2個(gè)單電池之間的焊接作為實(shí)施例2根據(jù)圖3、圖4進(jìn)行說(shuō)明。
為制造實(shí)施例2的電池組的焊接裝置，如圖3所示，包括、由焊接用上電極51和焊接用下電極52構(gòu)成的一方極性的焊接用上下電極以及由焊接用上電極53和焊接用下電極54構(gòu)成的另一方極性的焊接用上下電極所構(gòu)成的一對(duì)焊接電極、配置在各焊接用下電極52、54之間的絕緣體構(gòu)成的絕緣載置臺(tái)55、配置在各焊接用下電極52、54外側(cè)的絕緣體構(gòu)成的絕緣載置臺(tái)56、對(duì)串聯(lián)連接排列成一排而成為電池組的各單電池10a、10b、10c的兩端部進(jìn)行加壓的一對(duì)加壓部件61、62、向一對(duì)焊接用上電極61、63和一對(duì)焊接用下電極62、64供給焊接電流的焊接用電源70(參見圖4)。
焊接用下電極52、54通過(guò)由銅等導(dǎo)電性良好的金屬材料形成為角柱形所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c下一半的外形形狀一致的槽部52a、54a。還有，焊接用上電極51、53，和焊接用下電極52、54相同，通過(guò)由銅等導(dǎo)電性良好的金屬材料形成為角柱狀所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c上一半的外形形狀一致的槽部51a、53a。
接著，通過(guò)在各焊接用下電極52、54上載置各焊接用上電極51、53，槽部52a和51a所形成的空間部以及槽部54a和53a所形成的空間部和各單電池10a、10b、10c的外形形狀一致。這樣，在焊接用下電極52的槽部52a上配置單電池10a，在其上通過(guò)載置焊接用上電極51將單電池10a固定，在焊接用下電極54的槽部54a上配置單電池10c，在其上通過(guò)載置焊接用上電極53將單電池10c固定。
絕緣載置臺(tái)55、56通過(guò)由合成樹脂、陶瓷等絕緣材料形成為角柱形所構(gòu)成，其中央部沿單電池的排列方向分別形成有和各單電池10a、10b、10c下一半的外形形狀一致的槽部55a、56a。此外，絕緣載置臺(tái)55比實(shí)施例1的絕緣載置臺(tái)25要長(zhǎng)，可以成為載置1個(gè)以上單電池的長(zhǎng)度。然后，在圖3、圖4中，雖然只表示了作為單電池采用單電池10a、10b、10c3個(gè)組成電池組，并將其載置在絕緣載置臺(tái)55、56的例子，但當(dāng)電池組所連接的單電池的個(gè)數(shù)多時(shí)，也可以將絕緣載置臺(tái)55做成與所連接的單電池的個(gè)數(shù)相符合的長(zhǎng)度。還有，不用絕緣載置臺(tái)56也可以構(gòu)成電池組，所以可根據(jù)需要采用。
加壓部件61、62由具有給定強(qiáng)度的金屬、合成樹脂、陶瓷等構(gòu)成，在將各單電池10a、10b、10c整齊排列成一列配置在各焊接用下電極52、54以及各絕緣載置臺(tái)55、56之后，通過(guò)將加壓部件61按壓擋在單電池10a的封口體17上，同時(shí)將加壓部件62按壓擋在單電池10c的外殼16的底部上，按壓各單電池10a、10b、10c。此外，加壓部件61、62的至少一方是通過(guò)螺旋彈簧、氣壓缸等加壓方式進(jìn)行加壓。
焊接用電源70是在電池組上施加給定電壓值的直流電壓在一對(duì)焊接電極間(這時(shí)，為在焊接用上電極51和焊接用上電極53之間)流經(jīng)3KA的直流脈沖電流大約15msec的直流電源。
以下，說(shuō)明采用上述焊接裝置制造電池組的工序例。
首先，將焊接用下電極52、絕緣載置臺(tái)55、焊接用下電極54以及絕緣載置臺(tái)56按順序整齊排列成一列成一列。然后，在焊接用下電極52的槽部52a上載置單電池10a，絕緣載置臺(tái)55的槽部55a單電池10b以及單電池10c的一部分，在焊接用下電極54的槽部54a和絕緣載置臺(tái)56的槽部56a上載置單電池10c的剩余部分。這時(shí)，在單電池10a和10b之間、單電池10b和10c之間，如圖5、圖6所示，在正極蓋18之外不讓與相對(duì)向的外殼16的底部接觸而配置有設(shè)置有開孔的絕緣板19。
接著，在焊接用下電極52上載置焊接用上電極51、焊接用下電極54上載置焊接用上電極53，固定單電池10a以及10c。然后，將加壓部件61按壓擋在單電池10a的封口體17上，同時(shí)將加壓部件62按壓擋在單電池10c的外殼16的底部上。這樣，加壓部件61、62的至少一方通過(guò)螺旋彈簧、氣壓缸等加壓方式進(jìn)行加壓，按給定的壓力(例如，1×105N/m2～5×105N/m2)按壓各單電池10a、10b、10c。此外，從焊接電源70延伸出來(lái)的連接導(dǎo)線的一方端子與焊接用上電極51連接，另一方端子與焊接用上電極53連接。
接著，驅(qū)動(dòng)焊接電源70，在焊接用上電極51和焊接用上電極53之間施加給定電壓值的直流電壓，按照焊接用上電極51→單電池10a的外殼16→單電池10a的外殼16的底部與單電池10b的正極蓋18的接觸部→單電池10b內(nèi)→單電池10c內(nèi)→單電池10c的外殼16→焊接用上電極23的方向(或者其相反的方向)流經(jīng)3KA的直流脈沖電流大約15msec。這樣，由于在單電池10a的外殼16的底部與單電池10b的正極蓋18的接觸部、以及單電池10b的外殼16的底部與單電池10c的正極蓋18的接觸部上分別產(chǎn)生焦耳熱而熔融。
這樣，單電池10a和單電池10b的接觸部(單電池10a的外殼16的底部和單電池10b的正極蓋18的接觸部)、以及單電池10b和單電池10c的接觸部(單電池10b的外殼16的底部與單電池10c的正極蓋18的接觸部)一次焊接。這樣，不需要象實(shí)施例1那樣，重新排列配置各焊接用下電極52、54以及絕緣載置臺(tái)55、56，一次焊接就可以將3個(gè)單電池串聯(lián)焊接形成電池組。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)絕緣載置臺(tái)55的長(zhǎng)度，可以同時(shí)焊接任意2個(gè)單電池之間配置的多個(gè)單電池。
此外，在上述例中，雖然是在將單電池10a、10b、10c成一列配置后，在焊接用下電極22、24(52、54)上載置焊接用上電極21、23(51、53)，然后，用加壓部件31、32(61、62)加壓，在焊接用上電極21、23(51、53)之間通入焊接電流，也可以在將單電池10a、10b、10c成一列配置后，用加壓部件31、32(61、62)加壓，再在焊接用下電極22、24(52、54)上載置焊接用上電極21、23(51、53)，然后在焊接用上電極21、23(51、53)之間通入焊接電流，可以獲得相同的結(jié)果?？傊?，讓各單電池10a、10b、10c處于加壓狀態(tài)下焊接是重要的。
還有，在上述例中，在焊接用電極21、22、23、24(51、52、53、54)上設(shè)置的槽部21a、22a、23a、24a(51a、52a、53a、54a)以及在絕緣載置臺(tái)25、26(55、56)上設(shè)置的槽部25a、26a(55a、56a)采用的是與各單電池10a、10b、10c的外徑形狀一致的形狀，如圖1、圖3所示截面形狀為半圓形，但該截面形狀并不限定于半圓形狀，也可以采用橢圓形狀、三角形狀、臺(tái)形狀等各種形狀。重要的是，只要是能穩(wěn)定載置各單電池10a、10b、10c，與各單電池10a、10b、10c的接觸狀態(tài)為良好的截面形狀即可。
還有，在上述例中，雖然是以3個(gè)單電池組成電池組為例進(jìn)行了說(shuō)明，很顯然采用本發(fā)明可以連接任意個(gè)單電池制造成電池組。這時(shí)，當(dāng)要連接的單電池個(gè)數(shù)多時(shí)，絕緣載置臺(tái)25、26(55、56)以外的其他絕緣載置臺(tái)即可?？傊灰獦?gòu)成為在焊接相鄰單電池的一對(duì)焊接電極之間形成絕緣即可。
還有，在上述例中，雖然是以3KA的電流通電大約15msec進(jìn)行焊接為例進(jìn)行了說(shuō)明，關(guān)于施加的電流值，與電池的尺寸無(wú)關(guān)，只要是1KA電流以上就可以獲得同樣的效果。還有，關(guān)于施加時(shí)間，只要是5msec以上就可以獲得同樣的效果，但如果長(zhǎng)時(shí)間(例如1秒以上)通電，對(duì)各單電池有不良影響，不希望發(fā)生。進(jìn)一步，作為焊接電流的電源，并不限定于直流，也可以適用交流電源。
3．適用于電池組的單電池以下，根據(jù)圖5說(shuō)明適合制造上述電池組的單電池，例如鎳氫化物蓄電池。
首先，在穿孔金屬構(gòu)成的極板芯體的表面上形成鎳燒結(jié)多孔體之后，用化學(xué)浸漬法在該鎳燒結(jié)多孔體上填充以氫氧化鎳為主體的活性物質(zhì)制作成鎳正極板11，同時(shí)在穿孔金屬構(gòu)成的極板芯體的表面上填充由吸氫合金構(gòu)成的糊狀負(fù)極活性物質(zhì)，干燥后，壓延成給定厚度制作成吸氫合金負(fù)極板12。
在該鎳正極板11和吸氫合金負(fù)極板12之間介入隔膜13后卷繞成旋渦形制作成旋渦狀電極組，然后在該旋渦狀電極組的上端面露出的正極芯體上焊接正極集電體14，同時(shí)在下端面露出的負(fù)極芯體上焊接負(fù)極集電體(圖中未畫出)。然后，在正極集電體14的上部焊接彎曲加工讓中央部成圓筒狀的正極用導(dǎo)線板15，并將其收容在鐵上鍍鎳的有底筒狀的外殼(底面的外面成為負(fù)極端子)16內(nèi)，將焊接在吸氫合金負(fù)極板12負(fù)極集電體焊接在外殼的內(nèi)底面。
接著，在外殼16的上部?jī)?nèi)周側(cè)插入防震環(huán)(圖中未畫出)，外殼16的上部外周側(cè)進(jìn)行槽加工，在防震環(huán)的上端部形成凹部之后，在外殼16內(nèi)注入由30％重量的氫氧化鉀(KOH)水溶液構(gòu)成的電解液。然后，在該外殼16的開口部的上部配置封口板17的底面讓其與正極板用導(dǎo)線板15的圓筒部分接觸。
在此，在封口體17的上部設(shè)置正極蓋(正極端子)18，在該正極蓋18上面形成多個(gè)凸出部18a。該凸出部18a是為了讓焊接電流集中所設(shè)置，如上所述若在相鄰單電池之間通入焊接電流，可以讓焊接電流集中在與該凸出部18a相對(duì)向的外殼16的底部的接觸部上，可以牢固焊接。此外，在該正極蓋18內(nèi)包括閥板17a和由彈簧17b構(gòu)成的閥體，在封口板17的中央形成透氣孔，由封口板17和正極蓋18形成封口體。
接著，在封口板17的周緣上嵌有絕緣墊片16x，采用壓力機(jī)向封口板17施加壓力，讓絕緣墊片16x的下端到達(dá)設(shè)置在外殼16的上部外周上的凹部位置為止將封口體17插入外殼16內(nèi)。然后，將外殼16的開口端緣向內(nèi)方鉚接，對(duì)電池密封形成鎳氫蓄電池。
此外，在上述適合制作電池組的單電池的例中，雖然以在正極蓋18上面設(shè)置多個(gè)凸出部18a為例進(jìn)行了說(shuō)明，如圖6所示，也可以在外殼16的底部設(shè)置多個(gè)凸出部16a，將獲得相同的結(jié)果。
還有，雖然是以封口體作為正極端子，外殼作為負(fù)極端子為例進(jìn)行了說(shuō)明，也可以以封口體作為負(fù)極端子，外殼作為正極端子。
還有，雖然是以本發(fā)明適用于鎳氫蓄電池為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于鎳氫蓄電池，很顯然也可以適用于鎳鎘蓄電池。
變形例3此外，在上述實(shí)施例中，雖然是以端子間直接連接為例進(jìn)行了說(shuō)明，作為變形例，如以下所示，也可以通過(guò)連接部件同樣流入焊接電流進(jìn)行焊接連接。
作為連接部件80，例如如圖7A到D所示，由鐵、銅、鎳以及這些的合金等導(dǎo)電性良好的金屬構(gòu)成的蓋所構(gòu)成?？梢杂?張金屬板加工形成，凸部T由針形成，制造極為容易。
還有，通過(guò)采用這樣的連接部件，進(jìn)行并列連接時(shí)也可以進(jìn)行良好焊接連接。
變形例4變形例4的單電池間連接部件90，例如如圖8A到B所示，由鐵、銅、鎳以及這些的合金等導(dǎo)電性良好的金屬構(gòu)成的開孔蓋所構(gòu)成。在此也可以由1張金屬板加工形成，凸部T由針形成，制造極為容易。
變形例5變形例5的單電池間連接部件100，例如如圖9A到B所示，是將變形例3的連接部件80上下翻轉(zhuǎn)形成。
權(quán)利要求
1．一種電池組的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備具有將夾持電解液配置正極和負(fù)極構(gòu)成的電池要素收容同時(shí)兼作為一方電極端子的金屬外殼、與所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子的多個(gè)單電池的工序、讓這些多個(gè)單電池的相鄰端子擋接地整齊排列成一列的工序、通過(guò)所述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的至少一方的電池要素流入焊接電流、焊接所述相鄰端子的焊接工序。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述整齊排列成一列工序是將這些多個(gè)單電池的相鄰的一方電極的金屬外殼底部和另一方單電池的另一方電極端子擋接的整齊排列成一列的工序，并包括與所述整齊排列成一列的任意2個(gè)單電池的金屬外殼表面接觸配置一對(duì)焊接電極的焊接電極配置工序、在所述一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流、將位于所述焊接電極之間的多個(gè)單電池的兩端子之間焊接的焊接工序。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述焊接電極配置工序是在所述多個(gè)單電池中位于端部的單電池的端子的一方和其他單電池的側(cè)面上配置焊接電極的工序。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述焊接電極配置工序是讓與所述排列成一列的任意2個(gè)單電池的金屬外殼的表面接觸配置一對(duì)焊接電極的焊接電極配置工序。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述另一方電極端子由介入絕緣體密封兼作為一方電極端子的所述金屬外殼的開口部的封口體構(gòu)成，所述焊接工序包含一邊用加壓部件對(duì)所述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的兩端之間加壓一邊在所述一對(duì)焊接電極之間通入焊接電流的工序，將這些多個(gè)單電池的相鄰的一方單電池的封口體和另一方單電池的金屬外殼底部焊接成串聯(lián)連接。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述焊接工序是通過(guò)在所述述一對(duì)焊接電極之間施加焊接電壓，從配置了一方焊接電極的單電池的外殼，經(jīng)過(guò)配置了這些焊接電極的任意2個(gè)單電池之間所存在的單電池內(nèi)、以及配置了另一方焊接電極的單電池內(nèi)、配置了另一方焊接電極的單電池的外殼流過(guò)焊接電流所構(gòu)成。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述任意2個(gè)單電池是相鄰的2個(gè)單電池。
8．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述任意2個(gè)單電池是夾持另一個(gè)單電池的鄰近的2個(gè)單電池。
9．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述整齊排列成一列工序包括在將多個(gè)單電池整齊排列成一列配置時(shí)，除一方單電池的封口體和另一方單電池的外殼底部的接觸部之外，在所述一方單電池的封口體和另一方單電池的外殼底部之間介入絕緣體的工序。
10．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述整齊排列成一列工序是在將多個(gè)單電池整齊排列成一列配置時(shí)，在所述一方單電池的封口體和另一方單電池的外殼底部之間介入由導(dǎo)電部件構(gòu)成的連接體。
11．根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述整齊排列成一列工序是在將多個(gè)單電池整齊排列成一列配置時(shí)，在一方單電池的封口體和另一方單電池的外殼底部之間介入的同時(shí)，所介入的是具有覆蓋所述外殼表面的一部分而延伸的翼部的導(dǎo)電部件構(gòu)成的連接體。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述焊接工序是焊接電極至少一方與覆蓋所述單電池的外殼表面的一部分的翼部檔接進(jìn)行焊接的工序。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述焊接工序是作為焊接電流采用脈沖電流的工序。
14．一種電池組的制造裝置，是包括準(zhǔn)備具有將夾持電解液配置正極和負(fù)極構(gòu)成的電池要素收容同時(shí)兼作為一方電極端子的金屬外殼、與所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子的多個(gè)單電池、同時(shí)將這些多個(gè)單電池的電相鄰的端子間連接的電池組的制造裝置，其特征在于，包括分別載置固定整齊排列成一列的多個(gè)單電池的任意2個(gè)單電池的一對(duì)下焊接電極、在與所述一對(duì)下焊接電極對(duì)應(yīng)的位置上載置的一對(duì)上焊接電極、向所述一對(duì)下焊接電極或者一對(duì)上焊接電極的至少一方供給焊接電流的焊接用電源、按給定壓力向所述整齊排列成一列的多個(gè)單電池的兩端部加壓的加壓部件。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池組的制造裝置，其特征在于，進(jìn)一步在所述一對(duì)下焊接電極之間配置載置固定所述單電池的由絕緣材料構(gòu)成的絕緣載置臺(tái)。
16．一種電池組用單電池，是適用于權(quán)利要求5所述的制造方法的為制造電池組的單電池，其特征在于，包括在兼作為所述一方電極端子的金屬外殼底部或者兼作為所述另一方電極端子的封口體的上面的至少一方上比這些端子要向單電池外部凸出的凸部。
全文摘要
一種電池組的焊接方法,即不損傷多個(gè)單電池,也不產(chǎn)生不良的焊接。該電池組的制造方法是,使排列成一列的多個(gè)單電池相鄰的單電池的金屬外殼分別與一對(duì)焊接用上下電極接觸配置后,通過(guò)加壓部件以給定壓力加壓一列電池的兩端,并由焊接用電源向一對(duì)焊接用上電極間通入焊接電流。從而,在單電池外殼的底部與單電池的正極端子的接觸部產(chǎn)生焦耳熱,該接觸部熔融,單電池的外殼底部與單電池的正極端子的接觸部被焊接。
文檔編號(hào)H01M2/04GK1320975SQ0111005
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者岡島英樹, 小田貴史, 上杉勇吉, 田中均, 奧村芳信 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社