專利名稱：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池，尤其涉及一種即使不怎么增大激光光、電子束等高能量線 的輸出也能夠以短時(shí)間對(duì)電極體的芯體上安裝的集電體與端子之間進(jìn)行可靠的焊接的構(gòu) 成的二次電池。
背景技術(shù)：
近年來，環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)的熱情日益高漲，二氧化碳?xì)怏w等成為溫暖化原因的排放 氣體的排放限制得以強(qiáng)化。因此，在汽車業(yè)界，取代使用汽油、柴油、天然氣等化石燃料的汽 車，對(duì)電動(dòng)汽車(EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)的開發(fā)正在盛行。作為這樣的EV、HEV用電 池，可以使用鎳氫二次電池或鋰離子二次電池，但近年來由于得到了輕量且高容量的電池， 所以大多采用鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池。
在EV、HEV用途中，除了環(huán)境應(yīng)對(duì)之外，還需要作為汽車的基本性能、即加速性能、 爬坡性能等行駛能力的高度化。為了滿足這樣的要求，除了簡(jiǎn)單地增大電池容量之外，還需 要高輸出的電池。一般情況下，EV、HEV用的非水電解質(zhì)二次電池大多使用將發(fā)電元件收納 到鋁系金屬制的方形外裝罐內(nèi)的方形密閉電池，但如果進(jìn)行高輸出的放電，則由于電池中 流過大電流，所以需要電池的低電阻化、需要極力降低內(nèi)部電阻。因此，對(duì)實(shí)現(xiàn)端子部的低 電阻化進(jìn)行了各種改良。
作為實(shí)現(xiàn)這些電池的端子部中的低電阻化的方法，以往大多使用機(jī)械方式的鉚接 法。但是，僅通過簡(jiǎn)單的機(jī)械方式的鉚接，由于在EV、HEV等的振動(dòng)多的環(huán)境下，會(huì)發(fā)生電阻 的時(shí)效變化，所以還并用了激光焊接法。這里，利用圖6，對(duì)下述專利文獻(xiàn)1所公開的將機(jī)械 方式的鉚接法與激光焊接法組合，使集電體與端子之間電接合的例子進(jìn)行說明。其中，圖6A 是將下述專利文獻(xiàn)1所公開的集電體與端子部的接合部上下顛倒表示的剖面圖，圖6B是圖 6A的激光焊接前的集電體與端子的接合部的剖面圖。
下述專利文獻(xiàn)1公開的集電體與端子的接合部50如圖6A所示，具備固定于電池 外裝體(未圖示)的蓋板51、內(nèi)側(cè)絕緣密封件52及外部絕緣密封件53、與發(fā)電元件連接的 集電體M、和鉚釘端子55。內(nèi)側(cè)絕緣密封件52及外部絕緣密封件53具有貫通孔，被配置 在形成于蓋板51的開孔的內(nèi)外兩周緣部。集電體M具有端子孔及沿著端子孔垂下的突設(shè) 體Ma，與內(nèi)側(cè)絕緣密封件52重疊配置。鉚釘端子55具有從凸緣部5 突出(突接)的鉚 釘部5恥。
而且，該接合部50被組裝成為使鉚釘端子55的鉚釘部5 從蓋板51的外周側(cè)， 貫通內(nèi)側(cè)絕緣密封件52及外部絕緣密封件53的貫通孔和蓋板51的開口與集電體M的鉚 釘端子孔，接著，在將鉚釘端子55的鉚釘部5 鉚接成按壓集電體M的突設(shè)體5 之后， 對(duì)鉚釘部5 和集電體M進(jìn)行激光焊接，由此形成了焊接部56，通過上述步驟制成了該接 合部50。
在圖6A所示的現(xiàn)有例的鉚接法中，如圖6B所示，由于鉚接了鉚釘端子55的鉚釘 部5 之后的鉚接部的前端55c越靠向前端，鉚釘部5 的壁厚越延伸而變薄，所以在集電體54的突設(shè)體54a與鉚接部的前端55c之間產(chǎn)生了間隙57。因此，對(duì)于集電體54的突設(shè) 體54a與鉚接部的前端55c的焊接而言，通過從斜向約45°的方向瞄準(zhǔn)間隙照射激光光，在 間隙內(nèi)使激光光重復(fù)反射，將鉚接部的前端55c與集電體54的突設(shè)體54a熔融接合，由此 得到了圖6A所示的焊接部56。在該激光焊接時(shí)使用了輔助氣體，由于該輔助氣體沒有充分進(jìn)入到間隙內(nèi)的焊接 部56的周邊，所以，激光照射時(shí)飛濺的金屬微粉末被氧化，在被焊接部件上附著了灰塵狀 的金屬氧化物粒子。并且，在工業(yè)上的電池制造時(shí)，由于端子部的激光焊接以流水作業(yè)方式 進(jìn)行，所以有時(shí)電池的焊接部56與激光照射位置產(chǎn)生錯(cuò)位。該情況下，如果激光光的照射 位置偏向集電體54的突設(shè)體54a側(cè)，則由于向鉚釘端子55的鉚接部的前端55c側(cè)照射的 激光光變少，所以會(huì)發(fā)生熔融不足。相反，如果激光的照射位置偏向鉚釘端子55的鉚接部 的前端55c側(cè)，則導(dǎo)致鉚接部55b的前端55c側(cè)的表面被濺射，無法正常進(jìn)行激光焊接。并 且，在上述那樣的現(xiàn)有例中，為了從相對(duì)被焊接部件傾斜的方向進(jìn)行激光照射，對(duì)稱地焊接 多個(gè)部位，需要使被焊接部件旋轉(zhuǎn)，因此還存在著制造裝置變得復(fù)雜化的問題。為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，在下述專利文獻(xiàn)2中示出了通過利用具有特定形 狀的加工沖頭(punch)，對(duì)端子的鉚接部的前端側(cè)進(jìn)行成形，由此在集電體與鉚接部的前端 之間不產(chǎn)生間隙之后，對(duì)該鉚接部的前端照射激光光，將端子與集電體激光焊接的例子。利 用圖7，對(duì)下述專利文獻(xiàn)2所公開的集電體與鉚接部的激光焊接方法進(jìn)行說明。其中，圖7A 是表示下述專利文獻(xiàn)2所公開的端子的鉚接部的前端的加工工序的剖面圖，圖7B是表示在 圖7A的工序后進(jìn)行激光焊接的工序的圖。下述專利文獻(xiàn)2所公開的集電體與端子的接合部60具備固定于電池外裝體(未 圖示)的蓋板61、內(nèi)側(cè)絕緣密封件62及外部絕緣密封件63、與發(fā)電元件連接的集電體64、 和鉚釘端子65。內(nèi)側(cè)絕緣密封件62及外部絕緣密封件63具有貫通孔，被配置在形成于蓋 板61的開孔的內(nèi)外兩周緣部。集電體64與內(nèi)側(cè)絕緣密封件62重疊配置。鉚釘端子65具 有從凸緣部65a突出的鉚釘部65b。而且，該接合部60被組裝成將鉚釘端子65的鉚接部65b從蓋板61的外周側(cè)，貫 通外部絕緣密封件63、蓋板61的開口、內(nèi)側(cè)絕緣密封件62、及集電體64的鉚釘端子孔，然 后通過將鉚釘端子65的鉚接部65b鉚接成按壓集電體64而被一體化。到此為止的工序?qū)?質(zhì)上與圖6所示的下述引用文獻(xiàn)1所公開的工序一樣。接著，準(zhǔn)備具有與鉚釘端子65的鉚 接部65b互補(bǔ)的凹部、并在該凹部的周緣具有所定角度的傾斜部Al的加工沖頭A。然后， 按照傾斜部Al與鉚接部65b的前端65c抵接的方式按入加工沖頭A，對(duì)鉚接部65b的前端 65c進(jìn)行局部變形加工，如圖7B所示，成形為鉚接部65b的前端65c成為圓錐臺(tái)部。由此， 鉚接部65b的前端65c的形狀被調(diào)整為鈍角。 接著，通過從鉚接部65b的前端65c的圓錐臺(tái)部的上面的垂直方向或其附近的方 向照射激光光LB，來進(jìn)行激光焊接。此時(shí)的激光光LB的照射范圍被設(shè)為至少包括集電體64 和鉚接部65b的前端65c的圓錐臺(tái)部的區(qū)域。通過該激光焊接，對(duì)集電體64和鉚接部65b 的前端65c的圓錐臺(tái)部雙方照射的激光的能量被無偏差地傳遞，能夠在焊接部形成良好的 焊接點(diǎn)部(焊點(diǎn))66。并且，為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，在下述專利文獻(xiàn)3中公開了一種對(duì)于鉚釘 端子的鉚接部，使用具有特定形狀的加工沖頭，使端子的鉚接部的前端側(cè)成形為薄壁，并且不使集電體與鉚接部的前端之間產(chǎn)生間隙，然后對(duì)該鉚接部的薄壁部照射激光光，將端子 與集電體激光焊接的例子。利用圖8，對(duì)下述專利文獻(xiàn)3所公開的集電體與鉚接部的激光焊 接方法進(jìn)行說明。其中，圖8A是表示下述專利文獻(xiàn)3所公開的鉚釘端子的鉚接工序后的狀 態(tài)的剖面圖，圖8B是表示在圖8A的工序后進(jìn)行激光焊接的工序的圖。 下述專利文獻(xiàn)3所公開的集電體與端子的接合部70也具備固定于電池外裝體 (未圖示)的蓋板71、內(nèi)側(cè)絕緣密封件72及外部絕緣密封件73、與發(fā)電元件連接的集電體 74、和鉚釘端子75。內(nèi)側(cè)絕緣密封件72及外部絕緣密封件73具有貫通孔，被配置在形成于 蓋板71的開孔的內(nèi)外兩周緣部。集電體74與內(nèi)側(cè)絕緣密封件72重疊配置。鉚釘端子75 具有從凸緣部75a突出的鉚接部75b。而且，該接合部70被組裝成將鉚釘端子75的鉚接部75b從蓋板71的外周側(cè)，貫 通外部絕緣密封件73的貫通孔、蓋板71的開口、內(nèi)側(cè)絕緣密封件72、及集電體74的鉚釘 端子孔，接著，通過將鉚釘端子75的鉚接部75b鉚接成按壓集電體74而被一體化。此時(shí)， 如果是用周邊部以環(huán)狀凸出的沖頭作為鉚接用夾具，則在鉚釘端子75的鉚接部75b以環(huán)狀 形成厚度薄的薄壁部75d。這樣一來，鉚釘端子75的鉚接部75b的薄壁部75d與集電體74 充分密接，并且以環(huán)狀形成了表面平坦的部分。接下來，通過在鉚接部75b的薄壁部75d中，從垂直方向或其附近的方向照射激光 光LB，來進(jìn)行激光焊接。此時(shí)的激光光LB的照射范圍只要是鉚釘端子75的鉚接部75b的 薄壁部75d即可。通過該激光焊接，由于即使激光光的照射位置錯(cuò)移，也能夠?qū)︺T接部75b 的薄壁部75d的表面可靠地照射激光光，所以能夠在焊接部形成良好的焊點(diǎn)76。專利文獻(xiàn)1日本特開2004-14173號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2008-251411號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2009-087693號(hào)公報(bào)根據(jù)上述專利文獻(xiàn)2公開的接合部60的構(gòu)成，由于激光光能夠從焊接部的上方照 射，所以具有即使在對(duì)稱地激光焊接多個(gè)部位的情況下，也能夠不旋轉(zhuǎn)接合部而將其焊接 的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于對(duì)包含集電體64和鉚接部65b的前端65c的圓錐臺(tái)部的區(qū)域進(jìn)行了焊 接，所以如果激光照射位置偏向鉚接部側(cè)，則由于鉚接部65b的厚度厚，所以無法進(jìn)行良好 的焊接，而且，如果激光照射位置偏向集電體64側(cè)，則由于焊接部分變小，所以存在著焊接 部的強(qiáng)度減小的問題。另外，根據(jù)上述專利文獻(xiàn)3所公開的接合部70的構(gòu)成，除了具有與上述專利文獻(xiàn)2 公開的接合部60的情況相同的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有即使激光焊接位置錯(cuò)移，也會(huì)因?yàn)殂T接部 75b的厚度薄，而能夠良好地將端子部與集電體激光焊接的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于上述專利文獻(xiàn) 3所公開的接合部70在通過激光光的照射使得鉚接部75b的熔融部分貫通了鉚接部75b之 后，集電體74熔融，所以存在著不僅需要增大激光光的輸出，而且為了增強(qiáng)焊接強(qiáng)度，還需 要延長(zhǎng)激光光的照射時(shí)間的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出，其目的在于，提供一種具備在端 子與集電體基于激光光、電子束等高能量線進(jìn)行焊接時(shí)，即使不怎么增大高能量線的輸出， 也能夠在短時(shí)間內(nèi)可靠地進(jìn)行焊接，即使高能量線的照射位置錯(cuò)移，也能夠進(jìn)行高強(qiáng)度焊接的接合部的二次電池。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的二次電池是端子被安裝于封口板、所述封口板以密封狀態(tài)固定在內(nèi)部具有電極體的外裝罐的開口部，且所述端子與所述電極體的集電體被電 連接的二次電池，其特征在于，所述端子將凸緣部的一面?zhèn)茸鳛槎俗硬?，在所述凸緣部的?一面?zhèn)刃纬捎袌A筒狀的鉚接部件，所述圓筒狀的鉚接部件被插通到在第1絕緣部件、所述 封口板、第2絕緣部件及所述集電體上分別形成的開口部，所述圓筒狀的鉚接部件的前端 側(cè)在形成于所述集電體的锪孔(W，U穴)內(nèi)向擴(kuò)徑方向進(jìn)行鉚接，并且形成在所述鉚接 部件的端部的比其他部分薄壁化的薄壁部，被嵌合到所述集電體的锪孔內(nèi)，所述端子的凸 緣部、所述第1絕緣部件、所述封口板、所述第2絕緣部件、所述集電體以機(jī)械方式固定，而 且，所述鉚接部件的薄壁部與所述集電體的锪孔的嵌合部通過高能量線被焊接。在本發(fā)明的二次電池中，由于端子的圓筒狀鉚接部件的前端側(cè)在形成于集電體的 锪孔內(nèi)向擴(kuò)徑方向進(jìn)行鉚接，并且形成在鉚接部件的端部的比其他部分薄壁化的薄壁部， 被嵌合到集電體的锪孔內(nèi)，端子的凸緣部、第1絕緣部件、封口板、第2絕緣部件、集電體以 機(jī)械方式固定，所以端子與集電體以機(jī)械方式被牢靠地固定，因此降低了端子與集電體之 間的電阻。并且，在本發(fā)明的二次電池中，由于鉚接部件的端部的薄壁部被嵌合到集電體的 锪孔內(nèi)，所以即使施加振動(dòng)，端子與集電體也難以活動(dòng)，減少了端子與集電體之間電阻的變 動(dòng)。而且，在本發(fā)明的二次電池中，鉚接部件的端部的薄壁部與集電體的锪孔的嵌合 部通過激光光、電子束等高能量線被焊接。在通過該高能量線進(jìn)行焊接的部位，由于鉚接部 件的端部的薄壁部的表面與集電體的表面直接通過熔融而被焊接，所以即使熔融深度淺， 焊接部的焊接強(qiáng)度也變得牢靠，因此高能量線的輸出可以比現(xiàn)有例的弱，另外，由于可以縮 短高能量線的照射時(shí)間，所以能夠節(jié)能制造。并且，根據(jù)本發(fā)明的二次電池，由于能夠通過 從鉚接部件的端部的薄壁部和集電體的锪孔的嵌合部的上方照射高能量線來進(jìn)行焊接，所 以即使在基于高能量線對(duì)稱地進(jìn)行焊接的情況下，也只要使用于照射高能量線的照射頭移 動(dòng)即可，因此提高了制造效率。另外，本發(fā)明的二次電池還能夠在鋰離子電池那樣的非水電解質(zhì)二次電池及鎳氫 二次電池那樣的水性電解質(zhì)二次電池的任意一方中應(yīng)用。而且，在本發(fā)明的二次電池中，形成在所述鉚接部件的端部的比其他部分薄壁化 的薄壁部，優(yōu)選局部形成在所述鉚接部件的周邊。為了周緣部的整周形成鉚接部件的端部的薄壁部，需要增大將鉚接部件的端部薄 壁化時(shí)的沖壓，并且，沖壓的增加成為引起沖頭壽命降低及對(duì)鉚接部件的應(yīng)力增加的原因。 根據(jù)本發(fā)明的二次電池，由于將鉚接部件的端部的薄壁部局部形成在鉚接部件的周邊，所 以即使降低沖壓，也能夠良好地將鉚接部件的端部薄壁化，并且，由于即使不通過高能量線 遍布整周將鉚接部件的端部的薄壁部與集電體的锪孔的嵌合部焊接，端子與集電體之間的 電阻值也成為飽和狀態(tài)，所以在良好地發(fā)揮上述效果的同時(shí)，能夠伴隨著高能量線焊接的 部位減少而使制造效率提高。其中，形成在鉚接部件的端部的比其他部分薄壁化的薄壁部， 優(yōu)選相對(duì)于整周為1/2以下。并且，在本發(fā)明的二次電池中，優(yōu)選所述锪孔的俯視形狀為圓形狀或橢圓形狀，形 成在所述鉚接部件的端部的比其部分薄壁化的薄壁部與端子的中心側(cè)的所述其他部分的臺(tái)階部的俯視形狀，是向與所述锪孔的邊緣相同的方向彎曲的圓弧狀。當(dāng)锪孔的俯視形狀為圓形狀或橢圓形狀時(shí)，在將鉚接部件的端部的薄壁部只形成 在鉚接部件的一部分的情況下，如果按照端子的中心側(cè)成為直線狀的方式利用沖頭實(shí)現(xiàn)薄 壁化，則锪孔的邊緣與薄壁化后的部分的最外周側(cè)的間隔不是一定的，在薄壁化后的部分 的最外周側(cè)的兩端部，锪孔的邊緣與薄壁化后的鉚接部件的端部之間的間隙的寬度變大， 導(dǎo)致能夠通過高能量線進(jìn)行焊接的范圍變窄。在本發(fā)明的二次電池中，在鉚接部件的端部 形成的比其他部分薄壁化的薄壁部與端子的中心側(cè)的所述其他部分的臺(tái)階部的俯視形狀， 成為向與锪孔的邊緣相同的方向彎曲的圓弧狀。因此，在鉚接部件的端部形成的比其他部 分薄壁化的薄壁部的俯視形狀，成為圓弧狀平面。根據(jù)本發(fā)明的二次電池，由于能夠?qū)⒈”?化后的鉚接部件的最外周側(cè)形成為實(shí)質(zhì)上沿著锪孔的邊緣，所以可以擴(kuò)大焊接范圍。另外，在本發(fā)明的二次電 池中，優(yōu)選當(dāng)從所述端子的中心向所述薄壁部的方向描 畫直線時(shí)，如果將從所述端子的中心到所述直線與所述薄壁部的端子中心側(cè)的臺(tái)階部相交 的點(diǎn)的距離設(shè)為L(zhǎng)i，將從所述端子的中心到所述直線與锪孔的邊緣相交的點(diǎn)的距離設(shè)為 L2，則L1/L2滿足0. 5以上并小于1. 0的關(guān)系，而且局部形成的所述薄壁部的整體都滿足所 述關(guān)系。如果在從端子的中心向比其他部分薄壁化的薄壁部的方向描畫直線時(shí)，滿足Li/ L2為0. 5以上并小于1. 0的關(guān)系，而且局部形成的薄壁部的整體都滿足上述關(guān)系，則在鉚接 部件的端部形成的比其他部分薄壁化的薄壁部，能夠形成為實(shí)質(zhì)上沿著锪孔的邊緣，從而 可以延長(zhǎng)能夠進(jìn)行激光焊接的區(qū)域的長(zhǎng)度，因此可以良好地通過高能量線進(jìn)行焊接。另外， 如果L1/L2小于0. 5，則難以發(fā)揮將鉚接部件的端部的被薄壁化的薄壁部與端子的中心側(cè) 的其他部分的臺(tái)階部的俯視形狀形成為圓弧狀的效果。更優(yōu)選L1/L2的數(shù)值范圍為0.9以 上并小于1. 0。如果局部形成的薄壁部的整體都滿足L1/L2為0. 9以上并小于1. 0的關(guān)系， 則可以成為在該局部形成的薄壁部與锪孔的邊緣之間實(shí)質(zhì)上不產(chǎn)生間隙的狀態(tài)，能夠更良 好地通過高能量線進(jìn)行焊接。


圖1是各實(shí)施方式中公共的實(shí)施方式涉及的二次電池的立體圖。圖2A是表示圖1的二次電池的內(nèi)部構(gòu)造的主視圖，圖2B是沿著圖2A的IIB-IIB 線的剖面圖。圖3是各實(shí)施方式中公共的端子在組裝前的立體圖。圖4是各實(shí)施方式中公共的在組裝了端子后進(jìn)行激光焊接之后的局部剖面圖。圖5A是第1實(shí)施方式的焊接后的端子的俯視圖，圖5B是第2實(shí)施方式的焊接后 的端子的俯視圖。圖6A是將現(xiàn)有例的集電體與端子部的接合部上下顛倒表示的剖面圖，圖6B是圖 6A的激光焊接前的集電體與端子的接合部的剖面圖。圖7A是表示另一現(xiàn)有例的端子的鉚接部的前端的加工工序的剖面圖，圖7B是表 示在圖7A的工序之后進(jìn)行激光焊接的工序的圖。圖8A是表示另一現(xiàn)有例的鉚釘端子的鉚接工序后的狀態(tài)的剖面圖，圖8B是表示 在圖8A的工序后進(jìn)行激光焊接的工序的圖。
圖中10-非水電解質(zhì)二次電池；11-卷繞電極體；12-電池外裝罐；13-封口板； 14-正極芯體露出部；15-負(fù)極芯體露出部；16-正極集電體；17-正極端子；18a-負(fù)極集電 體；18c-锪孔；19、19A、19B-負(fù)極端子；19a-凸緣部；19b-鉚接部件；19c_端子部；19d_薄 壁部；19e-臺(tái)階部；20-絕緣部件；21a-墊圈；21b_絕緣部件；22-焊點(diǎn)；LB -激光光。
具體實(shí)施例方式下面，利用附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行說明。其中，在以下所示的實(shí)施方式 中，作為用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的二次電池，例示了使用作為高能量線的激光光 而將端子與集電體焊接的方形非水電解質(zhì)二次電池，但并不是將本發(fā)明限定于該方形非水 電解質(zhì)二次電池，技術(shù)方案的范圍中包含的其他實(shí)施方式也能夠同樣應(yīng)用本發(fā)明。首先，利用圖1 圖4，對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式中公共的作為二次電池的方形非水 電解質(zhì)二次電池進(jìn)行說明。需要說明的是，在本發(fā)明中，作為焊接所使用的高能量線，可以 使用激光及電子束的任意一種，下面以激光光為代表進(jìn)行說明。該非水電解質(zhì)二次電池10，是將正極極板與負(fù)極極板夾著隔板(都省略圖示)卷 繞而成的扁平狀卷繞電極體11，收納到方形的電池外裝罐12的內(nèi)部，利用封口板13將電池 外裝罐12密閉的電池。關(guān)于正極極板，通過在由鋁箔構(gòu)成的正極芯體的兩面涂敷正極活性物質(zhì)合劑，以 形成露出了帶狀鋁箔的正極芯體露出部14，并在干燥后進(jìn)行滾軋而制成。而關(guān)于負(fù)極極板， 通過在由銅箔構(gòu)成的負(fù)極芯體的兩面涂敷負(fù)極活性物質(zhì)合劑，以形成露出了帶狀銅箔的負(fù) 極芯體露出部15，并在干燥后進(jìn)行滾軋而制成。然后，通過按照正極芯體露出部14及負(fù)極 芯體露出部15分別位于卷繞軸方向的兩端部的方式，將正極極板及負(fù)極極板夾著聚乙烯 制的多孔質(zhì)隔板(省略圖示)卷繞成扁平狀，來制成扁平狀的卷繞電極體11。其中，正極芯體露出部14通過正極集電體16與正極端子17連接，負(fù)極芯體露出 部15通過負(fù)極集電體18a與負(fù)極端子19連接。正極端子17、負(fù)極端子19分別借助絕緣 部件20、21被固定于封口板13。該非水電解質(zhì)二次電池10通過將扁平狀的卷繞電極體11 插入到方形的電池外裝罐12內(nèi)之后，將封口板13激光焊接到電池外裝罐12的開口部，然 后從電解液注液孔(省略圖示)注入非水電解液，并將該電解液注液孔封閉而制成。這里，對(duì)正極端子17及負(fù)極端子19的具體構(gòu)成進(jìn)行說明，通常情況下，雖然在正 極集電體16由鋁金屬形成、負(fù)極集電體18a由銅金屬形成的方面不同，但由于其他構(gòu)成實(shí) 質(zhì)上相同，所以只以負(fù)極端子19為代表進(jìn)行說明。該負(fù)極端子19如圖3所示，具備在凸緣部19a的一方側(cè)形成的圓筒狀鉚接部件 19b、和在凸緣部19a的另一方端側(cè)形成的端子部19c。該圓筒狀的鉚接部件19b通過插通 到在作為第1絕緣體的墊圈21a、封口板13、作為第2絕緣體的絕緣部件21b及負(fù)極集電體 18a上分別形成的開口部?jī)?nèi)而被組裝。其中，作為負(fù)極集電體18a，如圖4所示，使用了在被 負(fù)極端子19的鉚接部件19b插通的開口部的周圍形成有锪孔18c的結(jié)構(gòu)。在該組裝狀態(tài)下，按照端子部19c朝下的方式將其載置到未圖示的夾具上，按照 從鉚接部件1%的前端側(cè)等方向擴(kuò)徑的方式進(jìn)行鉚接，并且成形為在鉚接部件19b的前端 側(cè)局部形成厚度比其他鉚接部件19b薄的薄壁部19d。于是，鉚接部件19b的端部的薄壁部 19d如圖4所示，與負(fù)極集電體18a充分密接，表面平坦，并且，鉚接部件19b的端部的薄壁部19d成為被嵌合到負(fù)極集電體18a的锪孔18c內(nèi)的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，通過向鉚接部件 19b的端部的薄壁部19d和負(fù)極集電體18a的锪孔18c的嵌合部照射激光光LB，使鉚接部 件19b的端部的薄壁部19d的表面和負(fù)極集電體18a的表面直接熔融，進(jìn)行激光焊接，由此 得到各實(shí)施方式公共的負(fù)極端子19。其中，參照符號(hào)22表示通過激光焊接形成的焊點(diǎn)。 在該各實(shí)施方式公共的負(fù)極端子19中，負(fù)極端子19的圓筒狀鉚接部件19b的前 端側(cè)在形成于負(fù)極集電體18a的锪孔18c內(nèi)向擴(kuò)徑方向進(jìn)行鉚接，并且形成比其他部分薄 壁化的薄壁部19d，該薄壁部19d被嵌合在負(fù)極集電體18a的锪孔18c內(nèi)。并且，負(fù)極端子 19的凸緣部19a、墊圈21a、封口板13、絕緣部件21b、負(fù)極集電體18a成為相互以機(jī)械方式 被固定的狀態(tài)。因此，負(fù)極端子19與負(fù)極集電體18a以機(jī)械方式被牢靠固定。并且，由于 鉚接部件1%的端部的薄壁部19d被嵌合在負(fù)極集電體18a的锪孔18c內(nèi)，所以即使施加 振動(dòng)，負(fù)極端子19與負(fù)極集電體18a也更難以活動(dòng)。另外，由于在該負(fù)極端子19中，鉚接部件19b的端部的薄壁部19d與負(fù)極集電體 18a的锪孔18c的嵌合部，按照鉚接部件19b的端部的薄壁部19d的表面與負(fù)極集電體18a 的表面直接熔融的方式被激光焊接。因此，即使熔融深度淺，焊接部的焊接強(qiáng)度也牢靠，所 以激光光的輸出即使比現(xiàn)有例的弱，也能夠良好地進(jìn)行激光焊接，而且，由于可以縮短激光 光的照射時(shí)間，所以能夠節(jié)能制造。并且，由于能夠通過從鉚接部件1%的端部的薄壁部 19d和負(fù)極集電體18a的锪孔18c的嵌合部的上方照射激光光，來進(jìn)行焊接，所以即使在需 要左右對(duì)稱地進(jìn)行激光焊接的情況下，也能夠只移動(dòng)用于照射激光光的激光頭，來進(jìn)行焊 接。需要說明的是，鉚接部件19b的端部的薄壁部19d，只要僅形成在進(jìn)行激光焊接的 部位即可，不一定必須在鉚接部件19b的整個(gè)周邊形成。為了在鉚接部件19b的端部整周 形成鉚接部件1%的端部的薄壁部19d，需要增大對(duì)成形沖頭施加的沖壓，沖壓的增加成為 引起沖頭壽命降低及對(duì)鉚接部件19b的應(yīng)力增加的原因。與之相對(duì)，如果在鉚接部件19b 的周邊局部形成鉚接部件19b的端部的薄壁部19d，則即使減小對(duì)成形沖頭施加的沖壓，也 能良好地形成薄壁部19d。[第1實(shí)施方式]利用圖5A，對(duì)第1實(shí)施方式的負(fù)極端子19A的構(gòu)成進(jìn)行說明。第1實(shí)施方式的負(fù) 極端子19A是在成形為在鉚接部件19b的前端側(cè)局部形成厚度比其他鉚接部件19b薄的薄 壁部19d時(shí)，使用了局部形成有圓環(huán)狀突起的結(jié)構(gòu)作為成形沖頭的端子。其中，在負(fù)極集電 體18a形成的锪孔18c的俯視形狀可以采用圓形狀或橢圓形狀，但在第1實(shí)施方式的負(fù)極 端子19A中，如圖5A所示，采用了俯視為橢圓形狀的锪孔18c。而且，當(dāng)使用局部形成有圓 環(huán)狀突起的成形沖頭，從負(fù)極端子19A的中心向薄壁部19d的方向描畫直線時(shí)，如果將從負(fù) 極端子19A的中心到直線與薄壁部19d的負(fù)極端子19A的中心側(cè)的臺(tái)階部19e相交的點(diǎn)的 距離設(shè)為L(zhǎng)i，將從負(fù)極端子19A的中心到直線與锪孔18c的邊緣相交的點(diǎn)的距離設(shè)為L(zhǎng)2， 則滿足L1/L2為0. 5以上并小于1. 0的關(guān)系，而且局部形成的薄壁部19d的整體都滿足Li/ L2為0.5以上并小于1.0的關(guān)系。如果這樣構(gòu)成，則可形成為鉚接部件19b的薄壁部19d的端部實(shí)質(zhì)上沿著锪孔18c 的邊緣，能夠延長(zhǎng)可進(jìn)行激光焊接的區(qū)域的長(zhǎng)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，如果L1/L2的數(shù)值范 圍為0. 9以上并小于1. 0，則可以成為薄壁化的鉚接部件的端部與锪孔的邊緣之間實(shí)質(zhì)上沒有產(chǎn)生間隙 的狀態(tài)，能夠更良好地進(jìn)行激光焊接。其中，優(yōu)選锪孔18c的邊緣的形狀與薄 壁部19d的負(fù)極端子19A的中心側(cè)的臺(tái)階部19e的形狀成為相同的曲率。[第2實(shí)施方式]利用圖5B，對(duì)第2實(shí)施方式的負(fù)極端子19B的構(gòu)成進(jìn)行說明。第2實(shí)施方式的負(fù) 極端子19B是在成形為在鉚接部件19b的前端側(cè)局部形成厚度比其他鉚接部件19b薄的薄 壁部19d時(shí)，作為成形沖頭，使用了外周側(cè)局部為圓形狀、負(fù)極端子19B的中心側(cè)為直線狀 的結(jié)構(gòu)(省略圖示)的端子。即便使用這樣構(gòu)成的沖頭，也能如圖5B所示那樣，按照鉚接 部件19b的端部的薄壁部19d的表面和負(fù)極集電體18a的表面直接熔融的方式進(jìn)行激光焊 接。不過，由于在鉚接部件的薄壁部19d的兩端部，锪孔18c的邊緣與鉚接部件19b的薄壁 部19d的端部之間的間隙的寬度變大，所以導(dǎo)致能夠按照鉚接部件19b的端部的薄壁部19d 的表面和負(fù)極集電體18a的表面直接熔融的方式進(jìn)行激光焊接的范圍變窄。因此，在該第2實(shí)施方式的負(fù)極端子19B的情況下，也能夠一次遍及幾個(gè)部位對(duì)鉚 接部件19b的端部的薄壁部19d與負(fù)極集電體18a的锪孔18c的嵌合部進(jìn)行激光焊接，但 由于能夠進(jìn)行激光焊接的范圍與第1實(shí)施方式的負(fù)極端子19A的情況相比變窄，所以不優(yōu) 選薄壁部的端子中心側(cè)的形狀成為直線狀。對(duì)如此制成的負(fù)極端子19而言，負(fù)極集電體18a例如被電阻焊接于扁平狀的卷繞 電極體11的負(fù)極芯體露出部15。而且，同樣制成的正極端子17的集電體16也被電阻焊接 于正極芯體露出部14。隨后，通過在將扁平狀的卷繞電極體11插入到電池外裝罐12內(nèi)之 后，將封口板13激光焊接到電池外裝罐12的開口部，然后從電解液注液孔(未圖示)注入 非水電解液，并將該電解液注液孔封閉，由此可得到作為實(shí)施方式的二次電池的非水電解 質(zhì)二次電池。另外，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)使用了方形外裝罐的例子進(jìn)行了說明，但對(duì)外裝罐 形狀沒有特殊限定，也可以使用圓筒形的外裝罐。但是，如果考慮組裝電池的設(shè)備的空間效 率，則優(yōu)選使用方形形狀的外裝罐。而且，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)使用扁平狀的卷繞電極 體的例子進(jìn)行了說明，但當(dāng)然也可以在例如將平板狀的正、負(fù)極極板夾著隔板而層疊的電 極體等中應(yīng)用。并且，在上述的實(shí)施方式中，對(duì)非水電解質(zhì)二次電池的情況進(jìn)行了敘述，但 在水性電解質(zhì)二次電池的情況下，也同樣能夠應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，其端子被安裝于封口板、所述封口板以密封狀態(tài)固定在內(nèi)部具有電 極體的外裝罐的開口部，且所述端子與所述電極體的集電體被電連接，其特征在于，所述端子的凸緣部的一面?zhèn)缺辉O(shè)為端子部，在所述凸緣部的另一面?zhèn)刃纬捎袌A筒狀的 鉚接部件，所述圓筒狀的鉚接部件貫穿在第1絕緣部件、所述封口板、第2絕緣部件及所述集電體 上分別形成的開口部，所述圓筒狀的鉚接部件的前端側(cè)在形成于所述集電體的锪孔內(nèi)向擴(kuò)徑方向進(jìn)行鉚接， 并且，在所述鉚接部件的端部形成的比其他部分薄壁化的薄壁部，嵌合在所述集電體的锪 孔內(nèi)，所述端子的凸緣部、所述第1絕緣部件、所述封口板、所述第2絕緣部件、所述集電體 以機(jī)械方式固定，并且，所述鉚接部件的薄壁部與所述集電體的锪孔的嵌合部通過高能量線焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，在所述鉚接部件的端部形成的比其他部分薄壁化的薄壁部，局部形成在所述鉚接部件 的周邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述锪孔的俯視形狀為圓形狀或橢圓形狀，在所述鉚接部件的端部形成的比其他部分薄壁化的薄壁部與端子的中心側(cè)的所述其 他部分的臺(tái)階部的俯視形狀，成為向與所述锪孔的邊緣相同的方向彎曲的圓弧狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次電池，其特征在于，在從所述端子的中心向所述薄壁部的方向描畫直線時(shí)，如果將從所述端子的中心到所 述直線與所述薄壁部的端子中心側(cè)的臺(tái)階部相交的點(diǎn)的距離設(shè)為L(zhǎng)i，將從所述端子的中心 到所述直線與锪孔的邊緣相交的點(diǎn)的距離設(shè)為L(zhǎng)2，則滿足L1/L2為0. 5以上并小于1. 0的 關(guān)系，而且局部形成的所述薄壁部的整體都滿足所述關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種并用鉚接固定和激光焊接來進(jìn)行安裝于電極體的芯體的集電體與端子之間的固定，實(shí)現(xiàn)了低電阻化的二次電池。負(fù)極端子(19A)在凸緣部的一端側(cè)形成有端子部，在另一端側(cè)形成有圓筒狀的鉚接部件(19b)，圓筒狀的鉚接部件(19b)貫穿在第1絕緣部件、封口板、第2絕緣部件及負(fù)極集電體(18a)上分別形成的開口部，圓筒狀的鉚接部件(19b)向擴(kuò)徑方向進(jìn)行鉚接，在負(fù)極集電體(18a)的锪孔(18c)內(nèi)被以機(jī)械方式固定，并且，在圓筒狀的鉚接部件(19b)的前端部形成的比其他部分薄壁化的薄壁部(19d)的周邊部與锪孔(18c)的邊緣密接，而且，薄壁化的薄壁部(19d)的周邊部與锪孔(18c)的邊緣通過高能量線被焊接。
文檔編號(hào)H01M2/30GK102034951SQ20101028985
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者三代巧, 伊藤祐介, 山內(nèi)康弘, 能間俊之, 谷口恭明 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社