密封型蓄電池的焊接方法、密封型蓄電池和蓋體的制作方法
【專利摘要】一種密封型蓄電池的焊接方法，所述密封型蓄電池設(shè)有殼體，其構(gòu)造成在其內(nèi)封裝電極和電解液；蓋體，其構(gòu)造成覆蓋所述殼體；和兩個(gè)端子，其插入到設(shè)置在蓋體中的孔中，連接到一對(duì)電極，并且由不同于引線材料的成分的材料形成，所述焊接方法包括：沿著蓋體壓扁和延展兩個(gè)端子中的每個(gè)端子的遠(yuǎn)端側(cè)，并且沿著端子的遠(yuǎn)端側(cè)的周緣與蓋體之間的邊界線且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線的端子側(cè)上的位置和邊界線的蓋體側(cè)上的位置進(jìn)行連續(xù)焊接。
【專利說明】密封型蓄電池的焊接方法、密封型蓄電池和蓋體
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2012年8月13日提出的先前日本專利申請(qǐng)N0.2012-179292并且要求該先前日本專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用合并在本申請(qǐng)中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有不同種類的金屬材料焊接在一起的零件的密封型蓄電池的焊接方法，和密封型蓄電池及使用所述焊接方法形成的蓋體。
【背景技術(shù)】
[0004]密封型蓄電池設(shè)有殼體，其構(gòu)造成將電極和電解液封裝在其內(nèi)；蓋體，其構(gòu)造成覆蓋所述殼體；端子和設(shè)置在蓋體上的引線。
[0005]在端子插入到設(shè)置在蓋體中的孔內(nèi)后，借助壓力機(jī)從所述蓋體的背側(cè)擠壓所述端子。此時(shí)，在所述端子和蓋體之間存在絕緣體，所述端子和蓋體彼此絕緣。所述端子被延展以形成盤形形狀，并且它的周緣部分激光焊接到所述蓋體的背側(cè)以結(jié)合到它上。沿著所述端子的周緣部分連續(xù)或間斷地進(jìn)行焊接。
[0006]應(yīng)注意，作為所述端子的材料，使用例如鋁合金5052材料等材料，和作為所述蓋體的材料，使用比5052材料具有更高熱導(dǎo)率的純鋁材料(1050材料等)。
[0007]在密封型蓄電 池的上述焊接方法中存在下述問題，即雖然鋁合金5052材料和純鋁材料1050材料在線性膨脹系數(shù)方面是彼此相同的，但是它們?cè)跓釘U(kuò)散系數(shù)方面彼此顯著不同，即它們分別具有例如57.0和92.9mm2/s作為熱擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)值。因?yàn)檫@個(gè)原因，當(dāng)進(jìn)行連續(xù)焊接時(shí)，因在焊接時(shí)吸收的熱而在所述端子和蓋體之間引起相當(dāng)大的熱應(yīng)力，并且在某些情況下產(chǎn)生裂紋。當(dāng)產(chǎn)生裂紋時(shí)，存在裂紋在結(jié)合部分處引起電阻增大的可能性。
[0008]此外，當(dāng)進(jìn)行間斷焊接時(shí)，反復(fù)地進(jìn)行輻射激光和不輻射激光，在焊接終點(diǎn)，施加激光的部分迅速冷卻，并因而存在可能容易產(chǎn)生裂紋的問題。
[0009]因此，具有低裂紋產(chǎn)生率的密封型蓄電池的焊接方法是優(yōu)選的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種密封型蓄電池的焊接方法，其能夠降低裂紋產(chǎn)生率并且進(jìn)行穩(wěn)定的焊接。
[0011]根據(jù)所述實(shí)施例，密封型蓄電池的焊接方法包括:沿著蓋體壓扁和延展兩個(gè)端子中的每個(gè)端子的遠(yuǎn)端側(cè)，所述蓋體包括連接到發(fā)電元件的引線，所述發(fā)電元件包括電解液，所述兩個(gè)端子插入到設(shè)置在蓋體中的孔內(nèi)、連接到一對(duì)電極并且由不同于引線材料的成分的材料形成；和沿著端子遠(yuǎn)端側(cè)的周緣和蓋體之間的邊界線并且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線的端子側(cè)上的位置和在邊界線的蓋體側(cè)上的位置進(jìn)行連續(xù)焊接，以便形成正弦焊接軌跡，正弦焊接軌跡的周期滿足條件Β/2〈?α/2π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊縫寬度，至少部分正弦焊接軌跡包括從端子側(cè)朝向蓋體側(cè)向外突出的位置。[0012]上面的焊接方法可降低裂紋產(chǎn)生率和進(jìn)行穩(wěn)定的焊接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的密封型蓄電池的分解透視圖；
[0014]圖2是示出整合到密封型蓄電池中的蓋體的平面圖；
[0015]圖3是示出用于形成蓋體的端子焊接方法的說明圖；
[0016]圖4是示出焊接軌跡與邊界線的入射角度和從用于形成蓋體的端子焊接方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得的焊接幅值所推導(dǎo)出的裂紋長(zhǎng)度的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1是示出蓋體50整合到根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的密封型蓄電池中的透視圖。圖3是示出用于形成蓋體50的端子焊接方法的說明圖。圖4是示出焊接軌跡與邊界線P的入射角度和從實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得的焊接幅值推導(dǎo)出的裂紋長(zhǎng)度的說明圖。
[0018]所述密封型蓄電池設(shè)有殼體，所述殼體在它的上部分上具有開口部分并且構(gòu)造成將電解液和一對(duì)電極封裝在其內(nèi)；蓋體50，其構(gòu)造成覆蓋所述殼體的開口部分；和一對(duì)端子60和61，其連接到所述成對(duì)的電極。
[0019]如圖2所示，蓋體50設(shè)有蓋主體51和端子60、61，端子60、61是用在熱擴(kuò)散系數(shù)方面不同于蓋主體51的材料的鋁合金材料制成的。
[0020]蓋主體51是用熱擴(kuò)散系數(shù)約為92.9mm2/s的純鋁材料1050材料(純鋁材料或者第一鋁合金材料)形成的，后面將說明的端子60和61是用熱擴(kuò)散系數(shù)約為57.0mmVs的鋁合金5052材料(第二鋁合金材料)形成的。鋁合金5052材料包含2.56%的鎂。應(yīng)注意，上面金屬材料中的每一種金屬材料都具有24 μ m/m.°C的線性膨脹系數(shù)。
[0021]端子60和61中的每個(gè)端子的遠(yuǎn)端60a或61a設(shè)置在蓋主體51的背側(cè)(另一側(cè))上。遠(yuǎn)端60a或61a被延展以沿著蓋主體51的背側(cè)形成盤形形狀。如圖3所示，通過沿著遠(yuǎn)端60a或61a的周緣和蓋主體51之間的邊界線P并且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線P的遠(yuǎn)端60a或61a側(cè)上的位置和邊界線P的蓋主體51側(cè)上的位置進(jìn)行連續(xù)焊接，形成結(jié)合部分70。
[0022]如上所述那樣構(gòu)造的密封型蓄電池通過下述方法制造。即一對(duì)端子60和61的遠(yuǎn)端60a和61a插入到設(shè)置在蓋主體51中的一對(duì)孔部分52和53內(nèi)。然后,遠(yuǎn)端60a和61a中的每個(gè)遠(yuǎn)端都通過使用壓力機(jī)或類似裝置壓扁以形成盤形(圓形)形狀，由此擠壓以便使端子60或61不能從孔部分52或53脫出。
[0023]然后，在后面將要說明的條件下，通過激光焊接，沿著遠(yuǎn)端60a或61a的周緣和蓋主體51之間的邊界線P并且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線P的遠(yuǎn)端60a或61a側(cè)上的位置和邊界線P的蓋主體51側(cè)上的位置進(jìn)行連續(xù)焊接，形成正弦焊接軌跡。應(yīng)注意，所述焊接設(shè)定成使得焊接軌跡是正弦軌跡，部分焊接軌跡具有從端子60或61側(cè)朝向蓋主體51側(cè)向外突出的位置。
[0024]下面將說明連續(xù)焊接軌跡的幅值W和正弦周期L的設(shè)定。也就是說，當(dāng)幅值是W，正弦周期是L且焊縫寬度是B時(shí)，使該設(shè)定滿足條件B/2〈W〈L/2 。
[0025]例如，如果假設(shè)圓形遠(yuǎn)端60a或61a的直徑是5.4mm,具有六個(gè)峰值/波谷的正弦激光焊接的焊縫寬度B是0.6mm,則正弦焊接軌跡的幅值W變成為0.3到0.45mm。當(dāng)焊接一圈時(shí)形成結(jié)合部分70。
[0026]下面將說明上面提及的條件的推導(dǎo)過程。即表示任意波的公式y(tǒng)=Wsin?x。波的傾斜角度定義如下。應(yīng)注意，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)值，在焊接軌跡與結(jié)合面的交叉點(diǎn)處的切向分量的傾斜角度為45°或更小是必需的，并因而獲得下述表達(dá)式:
[0027]dy/dx=ff ω cos ω χ < I, co=2ji/L。
[0028]為了得到節(jié)點(diǎn)與結(jié)合面重合的軌跡，得到滿足ωχ=0，π,2π的位置，并且還得到COS ω X=10 因此從 Wco < I 得到 W < L/2 31。
[0029]一方面，幅值W大于焊縫寬度B，并因而得到W >Β/2。因此，焊接軌跡應(yīng)滿足上面提及的條件B/2〈W〈L/2ji。
[0030]另一方面，以這樣的方式進(jìn)行設(shè)定，即使得焊接軌跡具有焊接軌跡的至少一些部分從端子60或61側(cè)朝向蓋主體51側(cè)突出的正弦軌跡。下面將說明上述內(nèi)容的原因。
[0031]在焊接中，在位于光束施加位置的小孔(keyhole)處的金屬材料被熔化/蒸發(fā)。當(dāng)所述光束移動(dòng)時(shí)，由熔化的金屬材料構(gòu)成的焊接熔池用在其頭部處的小孔形成。此時(shí)，熔化的金屬材料從小孔側(cè)流向后側(cè)。
[0032]因此，當(dāng)焊接從由純鋁材料構(gòu)成的蓋主體51側(cè)朝向由包含鎂的鋁合金構(gòu)成的端子60或61側(cè)前進(jìn)時(shí)，所述包含鎂的鋁合金流入到純鋁材料側(cè)中。以這種方式形成的結(jié)合部分70形成為含有鎂，并且 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在結(jié)合部分70處，裂紋產(chǎn)生率變得很高，裂紋長(zhǎng)度變得很大。
[0033]相反地，當(dāng)焊接從由包含鎂的鋁合金構(gòu)成的端子60或61側(cè)朝向由純鋁材料構(gòu)成的蓋主體51側(cè)前進(jìn)時(shí)，包含鎂的鋁合金不流入到純鋁材料側(cè)中。以這種方式形成的結(jié)合部分70只含有非常小量(例如1%或更少)的鎂，在結(jié)合部分70處具有很低的裂紋產(chǎn)生率，并且裂紋長(zhǎng)度變得很小。
[0034]應(yīng)注意，如圖4所示，可以看到焊接軌跡與邊界線P的入射角度和從焊接軌跡的幅值推導(dǎo)得到的裂紋長(zhǎng)度之間的關(guān)系:當(dāng)入射角度是45°或更小，并且所述焊接軌跡的方向是由端子60或61側(cè)朝向蓋主體51側(cè)形成的時(shí)，裂紋長(zhǎng)度變得更小。
[0035]根據(jù)密封型蓄電池的這種焊接方法，即使當(dāng)作為焊接對(duì)象的蓋主體51和端子60或61之間在熱擴(kuò)散系數(shù)方面的差很大時(shí)，焊接穿過在熱擴(kuò)散系數(shù)方面相差很大的零件(邊界線P)的位置的數(shù)量能夠減少，并且因此希望因膨脹量差異引起的熱應(yīng)力將緩解。
[0036]此外，結(jié)合部分70與邊界線P交叉處的角度是約30°，并因而在邊界線P處的結(jié)合寬度變得足夠大。因此，因膨脹量差異引起的熱應(yīng)力分散，并由此能夠防止裂紋產(chǎn)生。進(jìn)一步地，通過防止鎂流入到結(jié)合部分70中能夠減小裂紋產(chǎn)生率和縮短裂紋長(zhǎng)度。
[0037]而且，通過使焊接軌跡具有正弦形，在端子60或61與蓋主體51之間的邊界上的結(jié)合部分70間斷地形成。由此，所述焊接方法具有的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)在部分結(jié)合部分70中產(chǎn)生裂紋時(shí)，所述裂紋不能延伸到相鄰的結(jié)合部分70，并且維持熱傳導(dǎo)。
[0038]如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的密封型蓄電池的焊接方法，能夠進(jìn)行具有低裂紋產(chǎn)生率的穩(wěn)定焊接，并且獲得具有高等級(jí)品質(zhì)和可靠性的密封型蓄電池10與蓋主體50。
[0039]盡管已經(jīng)說明了某些實(shí)施例，這些實(shí)施例僅以實(shí)例的方式示出，并不試圖限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。確實(shí)，這里說明的新穎的實(shí)施例可以多種其它方式實(shí)現(xiàn)；此外，在不偏離本發(fā)明的精神的前提下，可對(duì)這里說明的實(shí)施例的形式做出多種忽略、替代和改變。所附權(quán)利要求及它們的等同意圖覆蓋落入本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的所述形式或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種密封型蓄電池的焊接方法，包括: 沿著蓋體壓扁和延展兩個(gè)端子中的每個(gè)端子的遠(yuǎn)端側(cè)，所述蓋體包括連接到具有電解液的發(fā)電元件的引線，所述兩個(gè)端子插入到設(shè)置在蓋體中的孔內(nèi)、連接到一對(duì)電極并且由不同于引線材料的成分的材料形成；和 沿著端子的遠(yuǎn)端側(cè)的周緣和蓋體之間的邊界線且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線的端子側(cè)上的位置和邊界線的蓋體側(cè)上的位置進(jìn)行連續(xù)焊接，以形成正弦焊接軌跡，所述正弦焊接軌跡的周期滿足條件Β/2〈?α/2π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊縫寬度，并且至少部分正弦焊接軌跡包括從端子側(cè)朝向蓋體側(cè)向外突出的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封型蓄電池的焊接方法，其特征在于， 引線材料和端子材料中的每種材料都具有相同的熱膨脹系數(shù)。
3.一種密封型蓄電池，包括: 殼體，其構(gòu)造成在其內(nèi)封裝電極和電解液； 蓋體，其構(gòu)造成覆蓋所述殼體，并且包括連接到具有電解液的發(fā)電元件的引線； 兩個(gè)端子，其插入到設(shè)置在所述蓋體中的孔內(nèi)，連接到一對(duì)電極，并且由不同于引線材料的成分的材料形成；和 連續(xù)焊接的結(jié)合部分，其包括正弦焊接軌跡，所述正弦焊接軌跡沿著沿蓋體延展的端子遠(yuǎn)端側(cè)的周緣與蓋體之間的邊界線、且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線的端子側(cè)上的位置與邊界線的蓋體側(cè)上的位置而形成，所述正弦焊接軌跡的周期滿足條件B/2〈W〈L/2 ，其中，W是 幅值，L是正弦周期和B是焊縫寬度，并且至少部分正弦焊接軌跡包括從端子側(cè)朝向蓋體側(cè)向外突出的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封型蓄電池，其特征在于， 引線材料和端子材料中的每種材料都具有相同的熱膨脹系數(shù)。
5.一種蓋體，其構(gòu)造成覆蓋殼體并且包括連接到具有電解液的發(fā)電元件的引線，所述殼體在其內(nèi)封裝一對(duì)電極和電解液，所述蓋體包括: 盤形蓋主體； 一對(duì)設(shè)置在蓋主體中的孔部分； 一對(duì)從蓋主體的一個(gè)表面?zhèn)炔迦氲剿龀蓪?duì)孔部分中的端子，其連接到所述成對(duì)的電極,并且由不同于引線材料的成分的材料形成；和 連續(xù)焊接的結(jié)合部分，其設(shè)置在所述蓋主體的另一表面?zhèn)壬?，并且包括正弦焊接軌跡，所述正弦焊接軌跡沿著沿蓋體延展的端子遠(yuǎn)端側(cè)的周緣與蓋體之間的邊界線、且交替地和反復(fù)地經(jīng)過視作參考線的邊界線的端子側(cè)上的位置和邊界線的蓋體側(cè)上的位置而形成，所述正弦焊接軌跡的周期滿足條件B/2〈W〈L/2 π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊縫寬度，并且部分正弦焊接軌跡包括從端子側(cè)朝向蓋體側(cè)向外突出的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓋體，其特征在于， 引線材料和端子材料中的每種材料都具有相同的熱膨脹系數(shù)。
【文檔編號(hào)】H01M10/04GK103594723SQ201310351115
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月13日
【發(fā)明者】坂井哲男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝