CN101010818B - 密封电池及其制造方法以及由多个密封电池构成的电池组及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密封电池,其通过引线(40、44)连接封闭电池槽(60)的盖子(50)的内面和上部集电板(2)的上面,其特征在于,在盖子(50)的内面焊接引线(40)的一方的面后,在上部集电板(2)的上面焊接上述引线(44)的另一方的面,作为其制造方法特征在于,按以下顺序进行制造,即在盖子(50)的内面焊接引线(40)的一方的面后,密封电池槽(60),接着在上部集电板(2)的上面焊接引线(44)的另一方的面。通过满足该特定事项,提供一种可以进行盖子和引线的可靠且低电阻的焊接,并且可以进行引线和上部集电板的利用更小的电流的可靠且低电阻的焊接的低电阻且输出特性优良的密封电池,而且还提供一种作为电池组使用也同样低电阻且输出特性优良的电池。
Description
技术领域
本发明涉及密封电池及其制造方法以及由多个密封电池构成的电池组及其制造方法,特别涉及连接密封电池的上部集电板和盖子的构造和方法、连接密封电池之间的构造和方法的改进。
背景技术
一般,镍氢化合物电池、镍镉电池等碱性电池将发电元件容纳在电池盒内,将电池盒作为一个极的端子而构成。例如图37所示的一例,作为集电体,提出了以同样厚度延长集电体101和集电引线板103而一体成型的集电体。
在这种电池中,如图38所示,在正极板8及负极板9之间插入隔板10,将螺旋状卷绕它们而形成的发电元件容纳在作为外装容器6的金属制电池盒内,并将集电引线板103焊接在封口体的一处,之后将封口体11通过绝缘垫安装在电池盒6的开口部上进行密封。
特别是,在这种碱性电池用于电动工具或电动汽车等的进行高速充放电的用途的场合,电池结构中特别是连接发电元件和封口体之间的集电体的电阻对电池特性带来较大影响。在这些用途中经常要求以大电流的充放电,所以需要尽量降低内部电阻。
作为降低上述内部电阻的电池已知以下电池(例如参照专利文献1:特开2004-63272号公报(图1~4、10、11,段落[0022]~[0038]))。
以下说明将专利文献1所记载的降低内部电阻的电池适用于镍镉电池的情况。
图39是表示安装有通过冲裁加工一体形成的集电体的镍镉电池的主要部分的立体图,图40(a)及(b)是该集电体1的俯视图及剖视图。该集电体由进行镀镍的厚度0.3mm的铁板构成,包括平坦部2和通过冲裁加工突出高度2.0mm左右的凸起部3。
该集电体特征在于,大致形成为圆板状,具备凸起部3,构成可使上述 凸起部的顶面成为焊接区域的薄壁区域4。
另外,在该平坦部上形成有孔5。而且在该孔的周围向背面侧突出地形成有飞翅5B,该飞翅形成与正极板的焊点。图41是表示将集电体插入到作为外装容器的电池盒6内并通过上述集电体1与封口体进行焊接时的状态的剖视图。
如图41所示,该镍镉电池在铁上施加镀镍的有底筒状体的电池盒6内,容纳通过隔板10卷绕镍正极板8和镉负极板9的电池元件,在其上面载置上述集电体1,封口体11利用直接焊接法与该集电体1的凸起部3焊接连接。
该封口体11包括:在底面形成圆形的下方突出部的盖体12;正极帽13;以及由介于这些盖体12和正极帽13之间的弹簧15和阀片14构成的阀体,在该盖体的中央形成有通气孔16。
在这里,在与封口体焊接之前,镍正极板和集电体1之间在形成于平坦部2上的孔5的周围向背面侧突出地形成飞翅5B,该飞翅形成与正极板8的焊点。另一方面,在电池盒6的底部配设有圆板状的负极集电体7,与负极板9连接。另外,该电池盒6的开口部17利用敛缝加工进行封闭。
根据这种结构,只是通过冲裁加工形成一张圆形金属板,就可以容易形成可靠的焊接区域,可以进行可靠且可靠性高的连接。
另外,平坦部2能够起到与电极连接的集电体主体部的作用,凸起部3能够起到与作为封口体的正极侧端子连接的集电引线的作用,可一体形成,所以能够降低连接电阻。
另外,如图40(b)所示,由于凸起部3的顶面4成为薄壁,因此可以集中焊接电流,再有由于具有弹性而对焊接区域可靠施加压力,因此可以进行更可靠的连接。
该电池可以缩短引线的长度,但需要将引线连接在厚壁的盖子上而使焊接时的热跑到盖子上,因此焊接处的确定性下降而产生焊接波动大的问题,或由于同样的理由需要加大1点的焊接所需的电流,因此不能形成多数焊点,不能说内部电阻降低的效果很充分。
另外,此外作为降低内部电阻的电池已知如下电池(例如参照专利文献2、3(特开2001-345088号公报(图2、本申请书附图的图42)、特开2001 -155710号公报(图3、4、本申请书附图的图43、图44))。
专利文献2所记载的降低内部电阻的电池具有如图42所示的构造,采用以下焊接方法,即“在镍正极板1和储氢合金负极板2之间插入隔板3并螺旋状卷绕而制作螺旋状电极群,之后在露出于该螺旋状电极群的上端面上的极板芯体上焊接正极集电体4,并且在露出于下端面上的极板芯体上焊接负极集电体(未图示)。接着,在正极集电体4的上部焊接使中央部成为圆筒状地进行弯曲加工的正极用引线5,之后将它们容纳在铁上施加镀镍的有底筒状的外装罐(底面的外面成为负极外部端子)6内,将焊接在储氢合金负极板2上的负极集电体焊接在外装罐6的内底面上。”(段落[0026])。
该电池需要将引线焊接在厚壁的盖子上,因此若加大焊接时的电流,则由于热使引线软化,难以维持焊接处的密合性,焊接的确定性下降而产生焊接波动变的问题,所以不能形成多数焊点,不能说内部电阻降低的效果很充分。
如图43、图44所示,专利文献3所记载的降低内部电阻的电池具备:具备兼作一个极的端子的开口部的电池盒16;密封该开口部的兼作另一个极的端子的封口体17(盖体17a、正极帽17b、弹簧17c、阀体17d);以及在容纳于电池盒16内的正极板11、负极板12的至少一个端部上连接集电体14的电极体10,封口体17和集电体14利用由长度方向的中央部凹下的鼓状筒体20构成的引线部固定连接。在鼓状筒体20的上下端部具备交替形成宽幅部22a、23a和窄幅部22b、23b的凸缘部22、23。宽幅部22a和窄幅部23b隔有空间并相互重叠配置,窄幅部22b和宽幅部23a隔有空间并相互重叠配置。
具有由上述鼓状筒体20构成的引线部的镍氢蓄电池如下焊接制作。
当装配镍氢蓄电池时,首先将上述鼓状筒体20载置在正极集电体14上,之后在上端凸缘部的窄幅部22b的外周部配置焊接电极(未图示),点焊下端凸缘部的宽幅部23a和集电体14。然后,将在正极集电体14上焊接鼓状筒体20的电极体10容纳在铁上施加镀镍的有底筒状的电池盒(底面的外面成为负极外部端子)16内。(段落[0025])
如上所述,在配置封口体17后,在正极帽(正极外部端子)17a的上面 配置一方的焊接电极W1,并且在电池盒16的底面(负极外部端子)的下面配置另一方的焊接电极W2。然后,在这些一对焊接电极W1、W2之间施加2×106N/m2的压力,同时在这些焊接电极W1、W2之间施加电池的放电方向的24V的电压,进行了使3KA电流流通大约15msec时间的通电处理。通过该通电处理,电流集中在封口体17的底面和形成于鼓状筒体20的上端凸缘部22的宽幅部22a上的小凸起22c之间的接触部上,该小凸起22c和封口体17的底面被焊接,形成了焊接部。与此同时,负极集电体15的下面和电池盒16的底面(负极外部端子)的上面的接触部被焊接而形成了焊接部。(段落[0027])
接着,在封口体17的周围嵌合安装绝缘垫19,使用压力机对封口体17施加压力,将封口体17压入电池盒16内直到绝缘垫19的下端到达凹部16a的位置。然后,将电池盒16的开口端边缘向内方敛缝对电池进行封口,制作了标称容量6.5Ah的圆筒形镍氢蓄电池。而由于该封口时的加压,鼓状筒体20的主体部21以凹下的中央部为中心被压坏。(段落[0028])
另外,作为在封口前和封口后进行焊接而制作标称容量6.5Ah的圆筒形镍氢蓄电池的方法,表示有以下方法。
首先,将上述鼓状筒体20载置在正极集电体14上,之后在上端凸缘部22的窄幅部22b的外周部上配置焊接电极(未图示),点焊下端凸缘部23的宽幅部23a和集电体14。然后,将在正极集电体14上焊接鼓状筒体20的电极体10容纳在铁上施加镀镍的有底筒状的电池盒(底面的外面成为负极外部端子)16内。(段落[0029])
接着,在封口体17的周围嵌合安装绝缘垫19,使用压力机对封口体17施加压力,将封口体17压入电池盒16内直到绝缘垫19的下端到达凹部16a的位置。然后,将电池盒16的开口端边缘向内方敛缝对电池进行了封口。而由于该封口时的加压,鼓状筒体20的主体部21以凹下的中央部为中心被压坏。接着,在正极帽(正极外部端子)17a的上面配置一个焊接电极W1,并且在电池盒16的底面(负极外部端子)的下面配置另一个焊接电极W2。(段落[0031])
然后,在这些一对焊接电极W1、W2之间施加2×106N/m2的压力,同时在这些焊接电极W1、W2之间施加电池的放电方向的24V的电压,进行了使3KA电流流通大约15msec时间的通电处理。通过该通电处理,电流集中在封口体17的底面和形成于鼓状筒体20的上端凸缘部22的宽幅部22a上的小凸起22c之间的接触部上,该小凸起22c和封口体17的底面被焊接,形成了焊接部。与此同时负极集电体15的下面和电池盒16的底面(负极外部端子)的上面的接触部被焊接而形成了焊接部。(段落[0032])
该电池的正极集电体(上部集电板)的焊点与盖子的焊点的数量相同,所以若为了将引线焊接在厚壁的盖子上而加大焊接时的电流,则正极集电体(上部集电板)的焊点因大电流破损,焊接的确定性下降而产生引线部的电阻波动变大的问题,或者若因为需要将引线焊接在厚壁的盖子上而加大焊接时的电流,则由于热使引线软化,难以维持焊接处的密合性,焊接的确定性下降而产生焊接的波动变的问题。因此不能形成多数焊点,不能说内部电阻降低的效果很充分。
如上所述,在通过引线焊接上部集电板的上面和封口体(盖子)的内面的电池中,由于在焊接后关闭盖子,因此需要加大引线的长度,存在电阻变大的问题。
另外,虽然也有引线的长度短的电池,但这种电池预先将上部集电板的上面和引线先焊接成一体或者通过集电板冲裁加工成为一体,之后焊接封口体(盖子)的内面和引线,所以存在集电电阻变大的问题。
发明内容
本发明的课题在于提供一种当通过引线连接上部集电板和封口体(盖子)时,可以进行盖子和引线的可靠且低电阻的焊接,并且可以进行引线和上部集电板的利用更小的电流所进行的可靠且低电阻的焊接,而且低电阻且输出特性优良的密封电池,还提供一种连接多个密封电池并同样低电阻且输出特性优良的电池组。
本发明者们专心研究的结果,发现如下内容而完成了本发明,即通过在密封电池及其制造方法中,将引线的焊接顺序设定为特定的顺序,采用特定的焊接方法,再有,在由多个密封电池构成的电池组及其制造方法中,采用特定的焊接方法,从而能够解决上述课题,可以将电压损失限制在最低限度。
为了解决上述课题,本发明采用以下方案。
(1)一种密封电池,通过引线连接将密封电池的电池槽封闭的盖子的内面和上部集电板的上面,其特征在于,在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面,在密封上述电池槽后,利用外部电源通电交流脉冲而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面。
(2)根据上述方案(1)的密封电池,其特征在于,从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的上面的上述引线的焊点的上述引线的长度,是从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到上述上部集电板的上面的最短距离的1~2.1倍。
(3)根据上述方案(1)的密封电池,其特征在于,上述盖子具有从其内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分,在上述盖子的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的一方的面,从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的上面的上述引线的焊点的上述引线的长度、和从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述盖子的平坦部的上述盖子的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子的平坦部和上述上部集电板的间隔的1~2.1倍。
(4)根据上述方案(1)的密封电池,其特征在于,上述上部集电板具有从其上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分,在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的另一方的面,从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点的上述引线的长度、和从在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述上部集电板的平坦部的上述上部集电板的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子和上述上部集电板的平坦部的间隔的1~2.1倍。
(5)根据上述方案(1)的密封电池,其特征在于,上述盖子具有从其内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分,且上述上部集电板具有从其上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分,在上述盖子的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的一方的面后,在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的另一方的面,从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点的上述引 线的长度、和从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述盖子的平坦部的上述盖子的弯曲或折曲部分的长度、以及从在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述上部集电板的平坦部的上述上部集电板的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子的平坦部和上述上部集电板的平坦部的间隔的1~2.1倍。
(6)根据上述方案(1)~(5)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线是环状引线,在上述盖子的内面焊接上述环状引线的一方的面后,在上述上部集电板的上面焊接上述环状引线的另一方的面。
(7)根据上述方案(6)的密封电池,其特征在于,上述引线是由环状主引线及辅助引线构成的引线,在上述盖子的内面焊接上述主引线的一方的面后,通过上述辅助引线在上述上部集电板的上面焊接上述主引线的另一方的面。
(8)根据上述方案(1)~(5)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线具有框状部和从上述框状部的内周及外周向下方延伸的双重构造的侧壁部,在上述盖子的内面焊接上述引线的框状部后,在上述上部集电板的上面焊接上述引线的双重构造的侧壁部的端部。
(9)根据上述方案(8)的密封电池,其特征在于,具有上述双重构造的侧壁部的引线是将上述框状部作为V字的折弯部分的剖面为反V字状的引线,或者是将上述框状部作为U字的2个折弯部分及底边的剖面为反U字状的引线。
(10)根据上述方案(8)或(9)的密封电池,其特征在于,上述引线由具有上述框状部及上述双重构造的侧壁部的主引线部以及辅助引线部构成,在上述主引线部的双重构造的侧壁部的端部上分别形成有多个突片状或连续的平板状的辅助引线部,在上述盖子的内面焊接上述主引线部的框状部后,在上述上部集电板的上面焊接上述辅助引线部。
(11)根据上述方案(1)~(5)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线具有框状部和从上述框状部的内周及外周向上方延伸的双重构造的侧壁部,在上述盖子的内面焊接上述引线的双重构造的侧壁部的端部后,在上述上部集电板的上面焊接上述引线的框状部。
(12)根据上述方案(11)的密封电池,其特征在于,具有上述双重构造的侧壁部的引线是将上述框状部作为V字的折弯部分的剖面为V字状的引线,或者是将上述框状部作为U字的2个折弯部分及底边的剖面为U字状的引线。
(13)根据上述方案(11)或(12)的密封电池,其特征在于,上述引线由具有上述框状部及上述双重构造的侧壁部的主引线部以及辅助引线部构成,在上述主引线部的双重构造的侧壁部的端部上分别形成有多个突片状或连续的平板状的辅助引线部,在上述盖子的内面焊接上述辅助引线部后,在上述上部集电板的上面焊接上述主引线部的框状部。
(14)根据上述方案(8)~(13)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线的框状部的内周及外周是圆形。
(15)根据上述方案(8)~(14)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线的双重构造的侧壁部加工成波纹状。
(16)根据上述方案(8)~(15)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线的框状部及双重构造的侧壁部沿周向留有间隔分割而成为多个零件。
(17)根据上述方案(8)~(15)中任何一项的密封电池,其特征在于,上述引线的双重构造的侧壁部沿周向留有间隔从下端或上端纵向进行切口加工而截断至少一部分或全部。
(18)一种密封电池的制造方法,用于制造通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面的密封电池,其特征在于,以该焊接顺序进行:第一焊接工序,其在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面;以及第二焊接工序,其将接合上述上部集电板的极群容纳在上述电池槽内,使得上述上部集电板位于上述电池槽的开放端侧,然后注入电解液,载置上述盖子使上述引线的另一方的面与上述上面集电板的上面抵接,在密封上述电池槽后,通过电池在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,从而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面,而且,利用外部电源通电交流脉冲而进行上述第二焊接工序。
(19)根据上述方案(18)的密封电池的制造方法,其特征在于,上述 引线是由环状主引线及辅助引线构成的引线,在上述盖子的内面焊接上述主引线的一方的面的第一焊接工序后,在上述主引线的另一方的面上焊接辅助引线,进行通过上述辅助引线在上述上部集电板的上面焊接上述主引线的另一方的面的第二焊接工序。
(20)根据上述方案(18)或(19)的密封电池的制造方法,其特征在于,在上述引线的焊接面上分别形成有凸起。(另外,当进行上述第一焊接工序时,对设置于焊接处的凸起施加按压,所以焊接后凸起几乎都消失。)
(21)根据上述方案(18)~(20)中任何一项的密封电池的制造方法,其特征在于,在通电上述交流脉冲时,上述密封电池内部的压力不超过该电池的开阀压力。
(22)根据上述方案(18)~(21)中任何一项的密封电池的制造方法,其特征在于,在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为电池的每个单位容量0.4~0.8kA/Ah。
(23)根据上述方案(18)~(22)中任何一项的密封电池的制造方法,其特征在于,在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为上述上部集电板和上述引线的焊接接点的每个接点,0.33kA/1点~0.65kA/1点。
(24)根据上述方案(18)~(23)中任何一项的密封电池的制造方法,其特征在于,在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲的通电时间及放电脉冲的通电时间设定为3~7msec。
(25)根据上述方案(18)~(24)中任何一项的密封电池的制造方法,其特征在于,在上述交流脉冲的通电中,进行2次~6次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电。
(26)一种电池组,其特征在于,由多个根据上述方案(1)~(17)中任何一项的密封电池构成。
(27)一种电池组的制造方法,用于制造由多个通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面的密封电池构成的电池组,其特征在于,上述密封电池是在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面后,在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面的电池,而且,在构成 电池组的至少一个密封电池内,利用外部电源通电交流脉冲,直接或者通过电池间连接部件焊接该电池和与该电池相邻的电池的端子彼此。
(28)根据上述方案(27)的电池组的制造方法,其特征在于,在通电上述交流脉冲时,上述密封电池内部的压力不超过该电池的开阀压力。
(29)根据上述方案(27)或(28)的电池组的制造方法,其特征在于,在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为电池的每个单位容量0.4~0.8kA/Ah。
(30)根据上述方案(27)~(29)中任何一项的电池组的制造方法,其特征在于,在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为上述电池的端子彼此或者上述电池的端子和电池间连接部件的接合处的每个接点0.33kA/1点~0.65kA/1点。
(31)根据上述方案(27)~(30)中任何一项的电池组的制造方法,其特征在于,在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲的通电时间及放电脉冲的通电时间设定为3~7msec。
(32)根据上述方案(27)~(31)中任何一项的电池组的制造方法,其特征在于,在焊接上述电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,进行2次~6次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电。
(33)根据上述方案(27)~(32)中任何一项的电池组的制造方法,其特征在于,通过电池间连接部件焊接构成上述电池组的至少一个密封电池和与该电池相邻的电池的端子彼此,在上述至少一个电池的盖子上接合电池间连接部件的一端,使上述电池间连接部件的另一端抵接与该电池相邻的电池的端子,通过至少在一个密封电池内通电,焊接上述电池间连接部件的另一端和相邻的电池的端子。
在这里,所谓“引线的一方的面”、“引线的另一方的面”意味着引线的具有可焊接的宽度的部分,也可以通过辅助引线设置具有可焊接的宽度的部分。
另外,“盖子的内面”、“上部集电板的上面”不仅包括盖子及上部集电板的平坦面,在盖子具有从在盖子内面的平坦部向下方或上方弯曲或折曲的部分的场合,在上部集电板具有从在上部集电板的上面的平坦部向上方或下方 弯曲或折曲的部分的场合,还包括该弯曲或折曲的部分的面。
所谓“在盖子的内面的平坦部”、“在上部集电板的上面的平坦部”,在盖子或上部集电板经过多个平坦部而折曲、例如阶梯状折曲的场合,对于盖子来说意味着处于离集电板最远的位置上的平坦部,对于上部集电板来说意味着处于离盖子最远的位置上的平坦部,除此之外的平坦部指的是折曲部分的一部分。
另外,所谓“环状主引线”是指具有通过辅助引线电连接盖子和上部集电板的功能的环状引线。所谓“辅助引线”是指在环状引线的端部形成为多个突片状或连续平板状的引线,其具有吸收上部集电板的上下方向的位置的波动的弹簧功能(spring功能),是电连接主引线和上部集电板或盖子的引线,包括与环状引线分开制作而焊接在其端部上的引线、与环状引线一体成型的引线。
在这里,所谓“环状引线”是指具有环状的侧壁部,并在侧壁部的上端或下端具有一方的面或另一方的面的引线,环的形状不仅有圆形,还包括椭圆形、多边形等其他形状。
另外,所谓“主引线部”是指形成为具有框状部和从上述框状部的内周及外周向下方或上方延伸的双重构造的侧壁部的双重构造引线的主要部分,具有通过辅助引线部电连接盖子和上部集电板的功能。所谓“辅助引线部”是指在双重构造的引线的双重构造的侧壁部的端部形成为多个突片状或连续平板状的部分,具有吸收上部集电板的上下方向的位置的波动的弹簧功能(spring功能),是电连接主引线部和上部集电板或盖子的部分。
在这里,所谓“框状部”是指由划分内周及外周的2条轮廓线包围的具有可焊接的宽度的部分,是从该内周及外周向下方或上方延伸双重构造的侧壁部的位置的根部的部分。
本发明具有以下效果。
在本发明中,通过以该焊接顺序进行以下工序:在盖子的内面焊接引线的一方的面的第一焊接工序;以及在上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面的第二焊接工序,可以实现可靠且低电阻的焊接,可以用圆筒形电池实现以往只能用特殊构造且高价的方形镍氢电池实现的1400W/kg以上的极 其优良的输出密度。
再有,通过利用外部电源通电交流脉冲而进行上述第二焊接工序,可以通电大电流,可以对上部集电板和引线的焊接接点进行多点、低电阻的焊接,能够提高电池的高速放电特性。
附图说明
图1是表示焊接有环状引线的密封电池的例子(实施例12~19)的图。
图2是表示焊接有由环状主引线及辅助引线构成的引线的密封电池的例子(实施例1、实施例9~11)的图。
图3是表示焊接有剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的密封电池的例子(实施例2)的图。
图4是表示焊接有剖面为U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的密封电池的例子(比较例2、实施例4)的图。
图5是表示焊接有剖面为反V字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的密封电池的例子(实施例3)的图。
图6是表示焊接有剖面为V字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的密封电池的例子(比较例3)的图。
图7是表示本发明所使用的环状引线(主引线)的例子(实施例12~19)的图。
图8是表示本发明所使用的环状引线的例子(实施例12~19)的立体图。
图9是表示本发明所使用的由环状主引线及辅助引线构成的引线的例子(实施例1、实施例9~11)的俯视图及侧视图。
图10是表示将焊接于盖子上的由环状主引线及辅助引线构成的引线焊接在集电板上的状态的图。
图11是表示本发明所使用的剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的一例(实施例2)的立体图(正面侧)。
图12是表示本发明所使用的剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的一例(实施例2)的立体图(背面侧)。
图13是表示本发明所使用的剖面为反V字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的一例(实施例3)的立体图(正面侧)。
图14是表示本发明所使用的剖面为反V字状的双重构造的主引线部及辅助引线部的一例(实施例3)的立体图(背面侧)。
图15是表示将本发明所使用的剖面为反U字状的双重构造的引线分割而形成由8个零件构成的引线的例子(实施例6)的图(正面侧)。
图16是表示将本发明所使用的剖面为反U字状的双重构造的引线分割而形成由8个零件构成的引线的例子(实施例6)的图(背面侧)。
图17是表示在盖子上焊接图15及图16所示的由8个零件构成的引线的状态的立体图(正面侧)。
图18是表示在盖子上焊接图15及图16所示的由8个零件构成的引线的状态的立体图(背面侧)。
图19是表示仅将剖面为反U字状的双重构造的引线的双重构造的侧壁部沿周向留有间隔截断为8个作为引线的例子(实施例7)的立体图(正面侧)。
图20是表示仅将剖面为反U字状的双重构造的引线的双重构造的侧壁部沿周向留有间隔截断为8个并作为引线的例子(实施例7)的立体图(背面侧)。
图21是表示在盖子上焊接仅将图19及图20所示的双重构造的侧壁部沿周向留有间隔截断为8个的引线的状态的立体图(背面侧)。
图22是表示在剖面为反U字状的双重构造的引线的双重构造的侧壁部沿周向留有间隔而形成切口并作为引线的例子(实施例8)的立体图。
图23是表示仅在剖面为反U字状的双重构造的引线的辅助引线部沿周向留有间隔而形成切口并作为引线的例子的立体图。
图24是表示对剖面为反U字状的双重构造的引线进行波纹状加工并作为引线的例子(实施例5)的立体图(正面侧)。
图25是表示对剖面为反U字状的双重构造的引线进行波纹状加工并作为引线的例子(实施例5)的立体图(背面侧)。
图26是表示当将焊接于盖子上的由剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部构成的引线焊接在上部集电板上时,用辅助引线部的突片吸收高度方向的位置偏移(极群的高度为标准的场合)的例子的图。
图27是表示当将焊接于盖子上的由剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部构成的引线焊接在上部集电板上时,用辅助引线部的突片吸收高度方向的位置偏移(极群的高度为低的场合)的例子的图。
图28是表示当将焊接于盖子上的由剖面为反U字状的双重构造的主引线部及辅助引线部构成的引线焊接在上部集电板上时,用辅助引线部的突片吸收高度方向的位置偏移(极群的高度为高的场合)的例子的图。
图29表示当将焊接于盖子上的由剖面为反U字状的双重构造的主引线部(图19的主引线部)及辅助引线部构成的引线焊接在上部集电板上时,用主引线部的打开和辅助引线部的弯曲吸收高度方向的位置偏移的例子的图。
图30是通过辅助引线焊接环状主引线的密封电池的装配图。
图31是表示将焊接于盖子上的由剖面为反U字状的双重构造的主引线及辅助引线构成的引线焊接在上部集电板上的密封电池的例子(实施例2)的图。
图32是表示本发明所使用的集电板的例子(实施例1等)的图。
图33是表示在上部集电板(正极集电板)上的引线的焊点(16点)的例子(实施例1)的图。
图34是表示在上部集电板(正极集电板)上的辅助引线的焊点(16点)的例子(实施例2等)的图。
图35是表示上部集电板具有从平坦部向上方弯曲或折曲的部分的场合的焊点间的引线的长度及上部集电板的弯曲或折曲部分的长度与盖子和上部集电板的平坦部的间隔的关系的图。
图36是表示盖子具有从平坦部向下方弯曲或折曲的部分的场合的焊点间的引线的长度及盖子的弯曲或折曲部分的长度与盖子的平坦部和上部集电板的间隔的关系的图。
图37是表示以同一厚度延长集电体和集电引线而一体成型的现有的集电构造的一例的立体图。
图38是表示将图37的集电引线焊接在封口体上完成的现有的密封电池的剖视图。
图39是表示安装有通过冲裁加工一体形成的集电体的现有的镍镉电池 的主要部分的立体图。
图40是表示通过冲裁加工一体形成的现有的集电体的俯视图及剖视图。
图41是表示将电极体插入到电池盒内并通过图40的集电体与封口体进行焊接时的状态的剖视图。
图42是表示将现有的圆筒状的引线焊接在正极集电体上时的状态的剖视图。
图43是表示现有的由鼓状筒体构成的引线部的俯视图、侧视图以及剖视图。
图44是表示将电极体容纳在电池盒内并通过图43的引线部与封口体进行焊接时的状态的剖视图。
图45是表示将带状引线板焊接在盖子及上部集电板上的现有的密封电池的剖视图。
图46是表示现有的上部集电板及带状引线板的概略图。
图47是表示单体电池的的放电曲线的图。
图48是表示在密封电池的盖子的外面接合电池间连接部件(环状引线)的方法的图。
图49是说明本发明的使用电池间连接部件(环状引线)的电池组的制造方法的图。
图50是本发明的使用电池间连接部件(剖面为V字状的双重构造的引线)的电池组的概略图。
图51是表示现有的电池组的利用裙式连接引线的电池间连接构造的图。
图52是表示串联连接6个电池的电池组的放电曲线的图。
图53是表示内部电阻和输出密度的关系的图。
图中:
2—上部集电板(正极集电板);2-1—在上部集电板上的引线的焊点;2-2—在上部集电板上的切口;2-3—在上部集电板上的垫部(向电极的啮入部);12—带状引线板;13—带状引线板和盖子的焊接接点;20—环状引线(主引线);20a、20b—在环状引线上的凸起;30—环状引线20的辅助引线;30-1—在环状引线20的辅助引线上的凸起;30-2—在环状引线20的辅助引线上 的突片;40—剖面为反V字状(V字状)或反U字状(U字状)的双重构造的引线;41—双重构造的引线40的框状部;41-1—双重构造的引线的框状部41的内周;41-2—双重构造的引线的框状部41的外周;41a—在双重构造的引线框状部41上的凸起;42、43—双重构造的引线40的双重构造的侧壁部;42-1、43-1—形成于双重构造的引线40的双重构造的侧壁部上的切口;44—双重构造的引线40的辅助引线部;44a—在双重构造的引线的辅助引线部44上的凸起;45—分割剖面为反U字状的双重构造的引线的8个零件;46—分割双重构造的引线的8个零件45的框状部;46a—在分割双重构造的引线的8个零件的框状部46上的凸起;47、48—分割双重构造的引线的8个零件45的双重构造的侧壁部;50—盖子;51—与帽端部对应的盖子内面的位置;60—电池槽;70—极群;80—帽;90—阀体;100—下部集电板(负极集电板);110—电池间连接部件(与环状引线相同的部件);111—电池间连接部件和第一个电池的盖子的外面的焊接接点;112—电池间连接部件和第二个电池的电池槽底的焊接接点;110'—电池间连接部件(与剖面为V字状的双重构造的引线相同的部件);120—电池间连接部件(裙式连接引线)。
具体实施方式
本发明者们通过进行密封电池的电阻成分分析,确认到引线的电阻占密封电池内部的电阻的大部分。因此,本发明者们研讨了为降低引线的焊点电阻,应当缩短连接盖子和上部集电板的引线的距离,其结果发现,通过使用与如图42、43所示的构造的引线相比引线的焊点距离短的引线,并将在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面的第一焊接工序和在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面的第二焊接工序以该顺序进行,能够以极低电阻连接盖子和上部集电板。
如图1~图6所示,从在盖子50的内面上的引线(主引线部)20、40或辅助引线部44的焊点到离该焊点最近的在上部集电板2上面的辅助引线部30、44或主引线部20、40的焊点的引线的长度L1,最好是从在盖子50的内面上的引线20、40、44的焊点到上部集电板2的上面的最短距离X1的1~2.1倍。通过减小该L1/X1比,能够减小内部电阻,并加大输出密度。L1/X1比为1.7以下更好。
通过使用如图7~10所示的环状引线20、如图11~29所示的具有框状部和从上述框状部的内周及外周向下方或上方延伸的双重构造的侧壁部的双重构造的引线40、将其分割的双重构造的引线45,可以将L1/X1比设定为1~2.1。
另外,如图35所示,在上部集电板2具有从在上部集电板2的上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分的场合,代替上述L1/X1比,从在盖子50的内面上的引线40的焊点到离该焊点最近的在上部集电板2的弯曲或折曲部分上的引线的焊点2-1的引线的长度L1、和从在上部集电板2的弯曲或折曲部分上的引线的辅助引线部44的焊点2-1到上部集电板2的平坦部的上部集电板2的弯曲或折曲部分的长度L2的合计(图35的虚线的长度),最好是盖子50和上部集电板2的平坦部的间隔X2的1~2.1倍。通过减小该(L1+L2)/X2比,能够减小内部电阻,并加大输出密度。
如图36所示,在盖子50具有从在盖子50的内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分的场合,从在盖子50的弯曲或折曲部分上的引线40的焊点到离该焊点最近的在上部集电板2的上面的引线的辅助引线部44的焊点2-1的引线的长度L1、和从在盖子50的弯曲或折曲部分上的引线40的焊点到盖子50的平坦部的盖子50的弯曲或折曲部分的长度L3的合计(图36的虚线的长度),最好是盖子50的平坦部和上部集电板2的间隔X3的1~2.1倍。通过减小该(L1+L3)/X3比,能够减小内部电阻,并加大输出密度。
再有,在上部集电板2具有从在上部集电板2的上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分,且盖子50具有从在盖子50的内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分的场合,也通过同样方法,能够减小内部电阻,并加大输出密度。
通过使用图1、7及8所示的环状引线20,在盖子50的内面焊接上述环状引线20的一方的面后,在上部集电板2的上面焊接环状引线20的另一方的面,不仅可以缩短引线和盖子的焊点及引线和上部集电板的焊点之间的距离,从而可以降低引线的电阻,而且可以将引线和盖子及引线和上部集电板的焊接点数设定为多点,从而可以降低盖子和上部集电板的焊接电阻,可以提高电池的高速放电特性。
另外还发现,如图2、9及10所示,通过使用辅助引线30,可以得到极 其稳定的连接的再现性。因此,作为上述引线使用由环状主引线20及辅助引线30构成的引线,通过在盖子50的内面焊接主引线20的一方的面后,通过辅助引线30在上部集电板2的上面焊接主引线20的另一方的面,从而用辅助引线吸收盖子和上部集电板的高度波动并可以实现可靠的焊接。
辅助引线30和主引线20可以是分开制作后焊接成一体的引线,也可以是通过一体成型构成的引线。
再有,如图11~14所示,通过作为上述引线使用具有框状部41和从框状部的内周41-1及外周41-2向下方延伸的双重构造的侧壁部42及43的双重构造的引线40,可以用1张板成型而得到廉价的引线,通过在盖子50的内面焊接引线的框状部41后,在上部集电板2的上面焊接双重构造的侧壁部42及43的端部,或者在盖子50的内面焊接引线的双重构造的侧壁部42及43的端部后,在上部集电板2的上面焊接引线的框状部41,可以进行低电阻的焊接。
双重构造的引线最好如图11及12所示,框状部41与U字的2个折弯部分及底边对应的剖面为反U字状,或者如图13及14所示,框状部41与V字的折弯部分对应的剖面为反V字状。另外,剖面为反V字状或V字状的双重构造的引线其作为框状部41的V字的折弯部分也具有可焊接的宽度,但是比较图13及14和图11及12可知,与剖面为反U字状或U字状的双重构造的引线相比,框状部41的宽度窄,而且,在双重构造的侧壁部42及43从框状部的内周41-1及外周41-2倾斜向下方或上方延伸的方面,与垂直向下方或上方延伸的剖面为反U字状或U字状的双重构造的引线不同。
另外,作为上述引线使用在主引线部的双重构造的侧壁部42及43的端部分别形成有多个突片状的辅助引线部44的引线,通过辅助引线部44在上部集电板2的上面焊接主引线部的双重构造的侧壁部42及43的端部,从而吸收盖子和上部集电板的高度波动,可以实现低电阻且可靠的焊接。也可以代替多个突片状的辅助引线部44,使用连续的平板状(环状)的辅助引线部。
引线的框状部41的形状可以将内周41-1及外周41-2设定为圆形、椭圆形、多边形,但从成型的容易、设置多数焊点的容易等方面考虑,内周41-1及外周41-2最好设定为如图11~14所示的大致圆形。
如图15~18所示,通过将双重构造引线的框状部41及双重构造的侧壁部42、43沿周向留有间隔分割成多个例如8个零件45,作为被分割的框状部46及被分割的双重构造的侧壁部47、48,可以降低由一系列焊接引起的无效电流,可以进行可靠且低电阻的被分割的框状部46的焊接。并不限定分割成几个零件,但可以分割为4~10个。
如图19~21所示,为了进一步减小引线的电阻,也可以不分割框状部41,而是通过沿周向留有间隔从下端纵向施加切口加工,仅截断(在图示的例中为8个)双重构造的侧壁部42、43作为侧壁部47、48。
若如图22所示,在引线40的双重构造的侧壁部42、43上沿周向留有间隔从下端纵向设置切口42-1、43-1,或者如图22及23所示,在连续平板状(环状)的辅助引线部44上沿周向留有间隔设置切口44-1,则即使在极群高度波动而盖子内面和上部集电板上面的高度波动的场合,如图26~29所示也可以吸收高度波动,可以进行可靠的焊接。另外,代替从下端到上端设置切口42-1、43-1完全截断双重构造的侧壁部42、43的全部,也可以将切口42-1、43-1设置到中途而截断双重构造的侧壁部42、43的一部分。
另外,作为吸收高度波动的方法,如图24及25所示,可以将主引线部的双重构造的侧壁部42、43设定为波纹形状(剖面为波形)而吸收高度波动。
在这种场合,若辅助引线部44的强度低于主引线部(包括波纹形状)的强度,则突片44弯曲而使凸起44a以外的部分与上部集电板2接触,所以为了防止该情况,最好如图19~21所示,周向截断引线的双重构造的侧壁部42、43作为侧壁部47、48,或者如图22所示,在引线的双重构造的侧壁部42、43上设置切口42-1、43-1。
通过在作为引线的焊接面的框状部41上形成多个凸起41a,而且,在多个突片状的辅助引线部44及被分割的框状部46上分别形成一个或多个凸起44a及46a,可以将引线的焊接设定为凸焊,可以进行可靠且低电阻的焊接。
使用图7说明作为本发明所使用的引线的一例的环状引线(主引线)。
在图7中,图7(a)是环状引线20,是将厚度0.4~1.0mm的Ni或FeNi(镀镍钢板)(图7(c))弯曲加工成环状的引线。(在图例中,在用冲裁或线切割加工厚度0.7mm的镍板后,弯曲加工成环状,其直径为大约19mm,高 度为大约2.7mm)
图7(b)是侧视图,图7(d)是图7(c)的双点划线部分的放大图。
在图7(a)中弯曲加工成大致圆形的环状,但环的形状没必要一定是圆形,也可以是例如椭圆形、多边形等其他形状。
另外,在图7中,在圆形的环上存在裂缝a-1,而该裂缝用于圆形加工板状的原材料,所以没有裂缝也可以。
图8是图7的环状引线的立体图。
另外,在图7及8所记载的环状引线上,在上部及下部分别形成有多个凸起20a、20b。
而且,多个凸起形成为在环状引线的上部和下部不同的形状或相同的形状。(在图7、8的例子中,长凸起为大约2.0mm,短凸起为大约0.5mm)
上部凸起的长度最好是0.5mm以上,下部凸起的长度最好是1.5mm~2.5mm。
但是,在使用辅助引线部的场合,用后述辅助引线部吸收高度波动,所以没必要一定设定为上部和下部的凸起的长度不同。
另外,形成于图7、8的环状引线上的凸起的数量上部和下部不同。(在图例中,上部形成4个,下部形成8个凸起。)
上部凸起的数量最好是8个以上,下部凸起的数量最好比上部凸起的数量少。
另外,虽然形成于图7、8的环状引线上的凸起的数量上部和下部不同,但也可以将上部和下部的凸起数设定为相同数,而使凸起面的面积不同。
形成于环状引线上的凸起的数量(或凸起的纵面积)设定为在上部和下部不同的数量是因为,当将环状引线与盖部、集电板焊接时,在本发明中首先在盖部焊接环状引线的凸起数量多的面。
这样,通过焊接环状引线的凸起数量多的面,能够牢固焊接环状引线,不存在如下情况,即当为了将环状引线的另一方的面(凸起数量少的面)焊接在集电板上而流通电流时,由于先焊接的部分上流过焊接电流而产生断裂。
另外,所谓先焊接的部分的断裂电流是指,在通过先焊接的部件彼此,以后述通电电流的条件(时间和电流值)流通电流,时间设为相同并提高电 流值,被焊接的部分的试验通电前后的电阻增加10%以上的情况下的电流值。
接着,使用图9说明作为本发明所使用的环状引线(主引线)的第二元件的辅助引线。
图9是本发明所使用的辅助引线,图9(a)是俯视图,图9(b)是侧视图。
辅助引线30是圈状冲裁加工厚度0.2~0.4mm的Ni或FeNi(镀镍钢板)的部件,成为突片的部分以外的内部为空心。(在图9的例子中,是厚度0.3mm的镍板,外径为大约21mm、内径为大约18mm)是具有可连接主引线20的一方的面的宽度的平板的环形状,在比主引线20的内周靠内部(图9中用虚线包围的部分)的位置的下部形成突片30-2而具有弹性(弹簧作用),并且在该突片的前端面上分别形成有凸起30-1。(图9的用双点划线包围的部分的剖面放大图用图10表示)
作为本发明所使用的引线的另一个例子,使用图11及12—反U、图13及14—反V来说明具有框状部和从上述框状部的内周及外周向下方延伸的双重构造的侧壁部的剖面为反V字状或反U字状的双重构造的环状引线。
在图11及12—反U、图13及14—反V中,标记41、42以及43是主引线部,是环状冲裁、冲压加工厚度0.2~0.4mm的Ni或FeNi(镀镍钢板)的部件。(在图例中,在用冲裁或线切割加工厚度0.3mm的镍板后,留下环状的框状部41并从框状部41的内周41-1及外周41-2向下方进行拉深加工或冲压弯曲加工,形成双重构造的侧壁部42及43,其中心的直径为大约19mm,高度为大约2.7mm。)
在这里所说的框状部41是指被剖面为反V字状的2条主引线部42及43包围的V字的折弯部分,或者被剖面为反U字状的2条主引线部42及43包围的U字的2个折弯部分及底边。
在图中,内周41-1及外周41-2被冲压加工成大致圆形的双重构造的引线状,但没必要一定是圆形,也可以是例如椭圆形、多边形等其他形状。
另外,在图11~14中,在环状的双重构造的侧壁部42及43上没有切口,但为了降低焊接的无效电流,也可以如图22所示在侧壁部42及43上设置切口42-1、43-1并沿周向截断。
接着,使用图11~14说明本发明所使用的剖面为反V字状或反U字状的双重构造的环状引线的辅助引线部。
要形成辅助引线部44,如上所述,在用冲裁成环状的厚度0.2~0.4mm的Ni或FeNi(镀镍钢板)通过冲压加工形成主引线部41、42以及43时,除了环状的框状部41及成为多个突片状的辅助引线部44的部分以外进行冲压加工即可。
在图11~14的主引线部(双重构造的环状引线)的框状部41的焊接面上形成有多个凸起41a。
凸起41a最好直径为0.5~1.0mm、高度为0.5mm以上,这样可以使凸焊变得良好,其数量最好是8点以上,这样可以缩小焊接部电阻。
另外,在辅助引线部44的焊接面上不仅用上述辅助引线部吸收高度波动,而且最好形成与框状部41的凸起41a同样直径为0.5~1.0mm、高度为0.5mm以上的凸起44a,这样可以使凸焊变得良好,其数量最好是8点以上,这样可以减小焊接部电阻。
在图11~14中,形成于主引线部的框状部41的焊接面上的凸起41a的数量和形成于辅助引线部44的焊接面上的凸起44a的数量设定为不同的数量(框状部上8个,辅助引线部上16个)。
主引线部的框状部41的凸起41a的数量优选为4个以上,这样可以使强度变得可靠,若要降低焊接部的电阻更好是8个以上,形成于从框状部41延伸的双重构造的侧壁部42、43的端部上的辅助引线部44的凸起44a的数量为它的2倍。
另外,这样凸起的数量设定为在框状部41和辅助引线部44上不同,但是在先安装件数少的框状部41的场合,若框状部41的凸起41a的焊接部比辅助引线部44的凸起44a的焊接部焊接面积大,并将框状部的断裂电流设定为比辅助引线部的凸起的焊接电流大,则在焊接辅助引线部的凸起时可以防止框状部的焊接部的断裂,所以更好。
凸起的焊接部的总面积设定为在主引线部的框状部和辅助引线部不同的数量是因为,当将引线与盖子、上部集电板焊接时,在本发明中最好首先焊接框状部,在这种场合,通过焊接框状部的凸起的焊接面为大的面,可以牢 固焊接框状部,接着为了将辅助引线部的面焊接在上部集电板上而流通电流时,不存在由于在先焊接的部分上流过焊接电流而断裂的情况。
另外,所谓先焊接的部分的断裂电流是指,在通过先焊接的部件彼此,以后述通电电流的条件(时间和电流值)流通电流,时间设为相同并提高电流值,被焊接的部分的试验通电前后的电阻增加10%以上的情况下的电流值。
以下详细说明本发明的使用主引线部及辅助引线部的上部集电板和盖子的焊接步骤。
本发明在上部集电板和盖子的焊接上使用主引线部及辅助引线部,并且在其焊接步骤和构成上具有特征。根据以下所记载的步骤和构成,可以可靠焊接,且能够降低电阻,所以较好。
(i)预先在封闭密封电池的电池槽的盖子的内面侧焊接主引线部的一方的面(主引线部的框状部)。(第一焊接工序)
(ii)接着,将接合上部集电板的极群容纳在电池槽内,使得集电板位于电池槽的开放端侧,在注入电解液后,在该极群上载置盖子使辅助引线部抵接上部集电板,在气密密封电池槽后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,而在上部集电板的上面焊接已与盖子焊接的引线的辅助引线部。(第二焊接工序)
在第二焊接工序中,在密封后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流进行焊接,即使在极群的高度尺寸上有波动,也可以用形成于辅助引线部上的突片的挠性所产生的弹簧作用提高弹力,还可以吸收高度方向的波动,集电板和主引线部及辅助引线部的焊接变得容易且可靠。
另外,在引线由环状主引线及辅助引线构成的场合,最好在盖子的内面焊接主引线的一方的面的第一焊接工序后,在主引线的另一方的面上焊接辅助引线,然后进行在上部集电板的上面焊接已与焊接于盖子上的主引线焊接的辅助引线的第二工序。
另外,在现有的解放状态(通过压缩的高度调整前)下的焊接中,由于需要具有压缩余裕的长度和宽度的引线,所以不理想。
接着,使用图10说明载置预先焊接主引线的盖子,而在集电体上焊接主引线和辅助引线时,吸收高度方向的位置偏移的实例。
在图10中放大表示通过环状主引线20及辅助引线30焊接集电板2和盖子50的部分。
图10中的(a)、(b)、(c)是极群的高度高的场合(a)、极群的高度为标准的场合(b)、极群的高度低的场合(c),表示集电板2的高度偏移的情况。
如图所示可知,利用形成于辅助引线30上的突片30-2的弹簧弹力,吸收集电板2和盖部50的高度方向的位置偏移。
另外,当在盖部50和集电板2上焊接主引线20及辅助引线30时,最好首先在盖部50上焊接凸起的数量设得多的主引线20。
这是因为,为了维持密封电池的密封,密封电池构成上盖一般使用厚部件,所以若在与引线焊接时不加大发热量,则由于焊接热跑到周围难以焊接而需要大电流,焊接后的断裂强度容易变小。
集电板一般使用比盖子还薄的部件,在与主引线部焊接时,即使发热量小焊接热也难以跑到周围而容易焊接,因此可以减小通电电流量,缩短通电时间,当向集电板焊接辅助引线时第一次的焊接部分已被牢固焊接,所以可以防止断裂。
再有,使用图26~28说明以下实例,即载置预先焊接剖面为反U字状的双重构造的主引线部40的盖子50,当在上部集电板2上焊接主引线部40和辅助引线部44时,吸收高度方向的位置偏移的实例。
图26~28是极群的高度高的场合(图28)、极群的高度标准的场合(图26)、极群的高度低的场合(图27),表示集电板2的高度偏移的情况。
从该图中可知,利用辅助引线部的突片44的弹簧弹力,可以吸收极群的高度偏移,且能可靠进行焊接。另外,在第一焊接工序中,用在盖子50的内面焊接双重构造的主引线部40的框状部41的工序对设在框状部41上的凸起41a施加按压,凸起消失,所以图中未记载框状部41的凸起。
在图29中表示利用图19的形成有切口的反U字状的主引线部40,并用主引线部40的打开和辅助引线部44的弯曲来吸收高度波动的情况。
如图所示可知,利用主引线部40的切口和辅助引线部的突片44吸收上部集电板2和盖子50的高度方向的大的位置偏移。
另外,根据上述本发明的一实施方式,需要2次焊接工序,这是因为,在第一次的焊接中预先焊接盖子和引线,在注入电解液进行密封后,通过密封电池流通焊接电流只是在第二次焊接时进行,并且可以使用图9~29所示结构的主引线部及辅助引线部,所以可以实现具备极低电阻的集电构造的密封电池。
另外,密封电池内部的集电板和主引线部的焊接接点若被氧化膜等覆盖则难以进行焊接,因此最好形成难以氧化的金属或这些金属的镀层等构成的保护模。镍在碱性电解液中难以腐蚀,具有优良的焊接性,因此电流路径的各部件接点最好是金属镍。
另外,若进行注液后的充电或放电,则根据其充放电的条件,有时由于存在正极电位使正极集电板或引线的表面氧化的情况而使焊接不稳定,因此最好在注液后且伴随正极的电位变动的初充电前。
图30是表示作为本发明的一实施例的通过辅助引线焊接环状主引线的密封电池的装配图。
在图30中,图30(a)是表示盖子50的构造的一例的剖视图,在基盖的中央上部通过安全阀橡胶(阀体)90而盖上帽80。
图30(b)表示预先在盖部50上焊接环状端子(主引线)20的状态。
另外,图30(c)表示预先在图30(b)的盖部50上于环状端子20上焊接辅助引线30的状态。
再有,图30(d)表示通过辅助引线30在上部集电板2上焊接图30(c)的已焊接在盖部50上的环状端子20的状态。
接着,图31是表示本发明的一实施例的通过辅助引线部焊接剖面为反U子状的双重构造的主引线部的密封电池的装配图。
在图31中,图31(a)与图30相同。
图31(b)表示预先在盖子50上焊接反U字状双重构造的引线40的状态。
另外,图31(c)表示为了使图31(b)的辅助引线部44吸收极群高度而具有弹簧角度的状态。
再有,图31(d)表示通过辅助引线部44在上部集电板2上焊接图31 (c)的已焊接在盖子50上的反U子状构造的引线40的状态。
这时,在本发明中,最好使在盖子50的内面上的环状端子(主引线)20、反U字状双重构造的引线40的焊点位于比与帽80的端部对应的盖子的内面的位置51靠外侧范围内。这样在向电池外部的电流输出接点位于比在盖子上面的帽的端部靠外侧的范围内的场合,电流的流通路径变短,因此内部电阻下降,输出密度也变大。
在本发明中,当焊接集电板和引线时,最好在正负极之间流通极短时间的交流脉冲的大电流。该流通的电被储存在正极板及负极板的双电荷层中,因此可以防止电解液被电分解。若双电荷层容量大,则可设定不损伤电池而通电的电流的大小及电量。由于认为正极板和负极板的双电荷层容量与极板的放电容有密切关系,所以认为通电的电流值的大小和在一次通电中向一个方向流通的通电量(若电流值一定则可以改变通电时间)最好用与极板的容量的关系设定为适当值。在本发明中,对每单位放电容设定通电的电流的范围,在这基础上设定通电时间的范围,从而即使在正负极之间通电也不会损伤电池,而焊接集电板和引线并良好接合。
在以往提出的利用向充电侧或放电侧的一个方向的脉冲充电或放电的焊接方法中,通电时从电池内产生气体且包含电解液的气体打开安全阀,电解液腐蚀安全阀,所以产生安全阀的开阀压力稳定性下降的问题。因此,为了实施这种焊接方法,需要不密封盖子而在开放状态下通电焊接,或者为抑制气体的产生而尽量较小地设定通电电流。
若不密封盖子而成为开放状态,则具有引线的连接距离无论如何都变长的缺点,若使用短的引线则具有焊接接点不能与正极集电板接触而不能焊接的问题。另外,为了抑制电池内的气体产生,而减小通电电量或缩短通电时间,因此焊点的强度下降,电阻也增大。
因此,为了抑制从电池产生气体,研究了通电的脉冲电流,从而明白通过将该通电脉冲电流设定为特定值,可以得到惊人的抑制气体产生的效果。即,通过将通电电流设定为以充电和放电作为一套的交流脉冲,在大电流或长时间通电的情况下也能够抑制气体产生,在密封状态下可以进行电池内接点焊接。
具体地说,在通电电量为0.4kA/Ah以上的场合,可以进行优良的低电阻焊接,但若通电电量比0.8kA/Ah大,则焊接接点崩飞,电阻反而增大,因此通电电量最好是0.4~0.8kA/Ah。
另外,在充电脉冲的通电时间及放电脉冲的通电时间为3msec以上的场合,可以进行优良的低电阻焊接,但若通电时间比7msec大,则焊接接点崩飞或接点被加热而形成氧化膜,电阻反而增大,因此通电时间最好是3~7msce。
要用单脉冲进行长时间的通电而降低接触点的电阻,需要尽量大的电流和长时间,但具有上述问题而不适合使用。
对于通电电流的脉冲,将充放电作为一次脉冲,通过进行多次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电,可以缩短一个脉冲的通电电流和通电时间,所以较好,但若超过6次通电,则在电池内的极化累积在充电侧、放电侧,或者气体产生较多而不能维持密封状态,因此最好进行2次~6次。
另外,在用多个密封电池组成的电池组的场合,也可以在构成电池组的至少一个密封电池内,利用外部电源通电交流脉冲,直接连接或通过电池间连接部件连接该电池和与该电池相邻的电池的端子彼此。
作为电池间连接部件(连接引线)可以使用如图49及图50所示与连接盖子和上部集电板的引线相同的环状引线110、双重构造的引线110',但也可以使用不同的连接引线。
在制造电池组时的交流脉冲的通电中,也最好设定通电电量为0.4~0.8kA/Ah、通电时间为3~7msec,最好进行2次~6次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电。
另外,电池的正极和负极的放电容并不一定相等,在镍氢蓄电池或镍镉电池等碱性蓄电池中,与负极比较,正极的放电容小。在这种场合,以放电容小的正极的放电容为基准设定每单位放电容的通电电流的大小。另外,通电电流的大小未必相对时间一定。在这里所说的通电电流的大小是指通电电流值相对通电时间的平均值。
如上所述,在本发明中若双电荷层的容量大,则即使在正负极之间流通大电流也不产生电分解而可以进行良好的焊接。若以镍氢蓄电池为例,则可 能是由于构成负极的储氢合金粉末的比面积小,存在与正极板比较负极板的双电荷层容量小的倾向。从这方面考虑,最好在装入电池前将储氢合金粉末浸渍在高温NaOH水溶液或醋酸—醋酸钠水溶液等弱酸性的水溶液中施加浸渍处理而加大负极板的双电荷层容量。
在这里所说的双电荷层容量是指电池分解电解液产生气体而在电池内部的压力不超过电池的开阀压力的范围内可以进行充电的电容,严格地说除了正极板及负极板的所谓双层容量以外还包括伴随电池的充放电反应的电容和根据气体产生反应的电容。
另外,本发明的密封电池是可以减小电池内部的阻力,并且还提高对高速充电的适应性的电池。从而,最好考虑将正极及负极也做成充电接受性能高的结构。
若以镍氢蓄电池为例,则正极的镍电极使用在氢氧化镍中混合氢氧化锌、氢氧化钴的物质,但最好使用共沉淀氢氧化镍和氢氧化锌、氢氧化钴而得到的以氢氧化镍为主要成分的复合氢氧化物,再有,最好通过在镍电极中添加Y、Er、Yb等稀土类元素的单体或其化合物提高氧致过电压,而在进行高速充电时抑制在镍电极上产生氧气的结构。
以下,以圆筒形镍氢电池为例详细说明本发明的实施方式,但本发明的实施方式并不局限于以下所举的实施例。
实施例1
正极板的制作
在以规定比溶解硫酸镍、硫酸锌以及硫酸钴的水溶液中添加硫酸铵和苛性钠水溶液生成了氨络物。在激烈搅拌反应系的同时再滴入苛性钠,将反应系的pH值控制为11~12而合成了作为芯层母材的氢氧化镍∶氢氧化锌∶氢氧化钴=88.45∶5.12∶1.1的球状高密度氢氧化镍粒子。
将上述高密度氢氧化镍粒子投入到用苛性钠控制为pH10~13的碱性溶液中。在搅拌该溶液的同时,滴入包含规定浓度的硫酸钴、氨的水溶液。这期间,适当滴入苛性钠水溶液将反应浴的pH维持在11~12的范围内。将pH保持在11~12的范围内大约1小时,在氢氧化镍粒子表面上形成了由包含Co的混合氢氧化物构成的表面层。该混合氢氧化物的表面层的比率相对芯层 母粒子(以下简称为芯层)为4.0wt%。
在温度110℃的30wt%(10N)的苛性钠水溶液中投入具有由上述混合氢氧化物构成的表面层的氢氧化镍粒子50g,充分搅拌。接着,添加相对包含于表面层中的钴的氢氧化物的当量过剩的K2S2O8,确认到从粒子表面产生氧气。过滤活性物质粒子,进行了水洗、干燥。
在上述活性物质粒子中添加羧甲基纤维素(CMC)水溶液做成上述活性物质粒子∶CMC溶质=99.5∶0.5的糊状,将该糊料填充在450g/m2的镍多孔体(住友电工(株)公司制ニツケルセルメツト#8)中。之后以80℃进行干燥,然后冲压成规定的厚度,在表面上进行聚四氟乙烯涂敷,做成宽度47.5mm(其中,无涂工部为1mm)、长度1150mm的容量6500mAh(6.5Ah)的镍正极板。
负极板的制作
将吸收氢处理具有粒径30μm的AB5型稀土类系的MmNi3.6Co0.6Al0.3Mn0.35的组成的储氢合金后的储氢合金粉末浸渍在以20℃的比重为48重量%的NaOH水溶液中,浸渍在100℃的水溶液中进行了4小时的处理。
然后,在进行加压过滤而分离处理液和合金后,添加与合金相同重量的纯水,施加了10分钟28KHz的超声波。然后,在缓慢搅拌的同时从搅拌层下部注入纯水,使排水流出并从合金除去了游离的稀土类氢氧化物。然后,进行水洗直到PH10以下,之后进行了加压过滤。之后,暴露在80℃温水中进行了脱氢处理。加压过滤温水,再次进行水洗将合金冷却到25℃,在搅拌下追加与合金相同重量的4%过氧化氢,进行脱氢处理,得到电极用储氢合金。
将得到的合金和苯乙烯丁二烯共聚物以99.35∶0.65的固体成分重量比混合,用水分散做成糊状,使用刮刀涂敷机涂敷在铁上施加镀镍的冲孔钢板上,在以80℃进行干燥后,冲压成规定的厚度,做成宽度47.5mm、长度1175mm的容量11000mAh(11.0Ah)的储氢合金负极板。
密封镍氢蓄电池的制作
组装上述负极板、施加磺化处理的厚度120μm的聚丙稀的不织布状隔板和上述正极板而卷绕成滚筒状做成极板群。在向该极板群的一方的卷绕端面 突出的正极基板的端面上,通过电阻焊接接合了如图32所示的厚度0.4mm、半径14.5mm的圆板状的上部集电板(正极集电板)2,该上部集电板2由施加镀镍的钢板构成且在中央设置圆形的透孔并设置16处(8个切口2-2)0.5mm的垫部2-3(向电极的啮入部)。在向卷绕式极板群的另一方的卷绕端面突出的负极基板的端面上,通过电阻焊接接合了由施加镀镍的钢板构成的厚度0.4mm的圆板状的下部集电板(负极集电板)。准备由施加镀镍的钢板构成的有底圆筒状的电池槽,将安装上述集电板的极板群收容在电池槽内,使得正极集电板与电池槽罐的开放端侧、负极集电板与电池槽底抵接,通过电阻焊将负极集电板的中央部分接合在电池槽的底壁面上。接着,注入了规定量的由包含6.8N的KOH和0.8N的LiOH的水溶液构成的电解液。
如图7及8所示,准备了将厚度0.6mm、宽度2.5mm、长度66mm的在长边的一方上具备10个(但是,在图7及8中凸起20b是8个,将它做成10个)高度0.5mm的凸起、在另一方的长边上具备4个高度2mm的凸起的镍板圈成内径20mm的环状的主引线20。准备由施加镀镍的钢板构成的在中央设有直径0.8mm的圆形的透孔的圆板状的盖子50,在盖子50的内面侧抵接主引线20的高度0.5mm的10个凸起,如图30(b)所示,进行了在盖子50的内面上焊接主引线20的一方的面的第一焊接工序。
之后,在环状的主引线上安装辅助引线30,如图30(c)所示进行了焊接,上述辅助引线30具有16点成为与如图33所示的正极集电板2的焊点2-1的如图9所示那样的凸起30-1。
在盖子50的外面安装了阀体90(橡胶阀)及帽80(正极端子)。在盖子上安装环状的垫片而将盖子的周围包在里面。
将盖子50载置在极群70上,使得安装在盖子50上的辅助引线30的突片的凸起30-1与正极集电板2抵接,在敛缝电池槽60的开放端而气密地进行密封后,进行压缩而调整电池的总高度。另外,调整了突片的角度,使得电池的高度调整后的盖子和正极端子之间的高度成为对辅助引线的突片的凸起和正极集电板的每个抵接面施加200gf的按压力的高度。
另外,盖子的半径为14.5mm,帽的半径为6.5mm,垫片的敛缝半径为12.5mm,主引线内面的半径为10mm,将从与辅助引线的正极集电板的焊点 (凸起)16点到主引线的内面的距离设定为1mm。(即,被凸起16点包围的 内径以半径为9mm)
从在盖子50的内面上的主引线20的焊点到离该焊点最近的在正极集电 板2的上面的辅助引线30的焊点2-1的引线的长度(L1=3.8mm),是从在 盖子50的内面上的主引线(20)的焊点到正极集电板2的上面的最短距离(X1 =2.8mm)的1.4倍(L1/X1=1.4)。
在帽80(正极端子)、电池槽60的底面(负极端子)上抵接电阻焊机的 焊接用输出端子,如下设定通电条件,即在充电方向及放电方向上电流值相 同且通电时间相同。具体地说,电流值设定为每1Ah正极板的容量(6.5Ah) 0.6kA/Ah(3.9kA),通电时间设定为在充电方向上4.5msec、在放电方向上 4.5msec,将该交流脉冲通电作为一个周期设定为可进行2周期通电,流通由 矩形波构成的交流脉冲,进行了通过辅助引线30在正极集电板2的上面焊接 主引线20的另一方的面的第二焊接工序。这时确认到未超过开阀压力而产生 气体。这样制作了用环状主引线20和辅助引线30连接盖子50和正极集电板 2的如图2及图30(d)所示的密封镍氢蓄电池。
另外,在该发明的实施例及比较例中使用的电池的重量全部是176g。
转化、内部电阻及输出密度的测定
在周围温度25℃下将上述密封蓄电池放置12小时后,用130mA(0.02ItA) 充电1200mAh,接着用650mA(0.1ItA)充电10小时,之后用1300mA(0.2ItA) 放电直到切断电压为1V。再用650mA(0.1ItA)充电16小时后,用1300mA (0.2ItA)放电直到切断电压为1.0V,将该充放电作为一个周期进行了4周 期充放电。在结束第四周期的放电后,使用1kHz的交流电测量了内部电阻。
输出密度测定方法是,使用一个电池在25℃环境下,在从放电末端以 650mA(0.1ItA)充电5小时后,将用60A流通12秒钟时的第10秒电压作 为60A放电时第10秒电压,在用6A充电放电部分的电容后,将用90A流通 12秒钟时的第10秒电压作为90A放电时第10秒电压,在用6A充电放电部 分的电容后,将用120A流通12秒钟时的第10秒电压作为120A放电时第10 秒电压,在用6A充电放电部分的电容后,将用150A流通12秒钟时的第10 秒电压作为150A放电时第10秒电压,在用6A充电放电部分的电容后,将 用180A流通12秒钟时的第10秒电压作为180A放电时第10秒电压。
将该各第10秒电压用最小平方法直线逼近电流值和电压值,将电流值0A时的电压值设为E0,将斜率设为RDC。之后,应用于以下计算式中,作为在0.8V切断时的25℃电池的输出密度。
计算式:输出密度(W/kg)=(E0-0.8)÷RDC×0.8÷电池重量(kg)
比较例1
变换实施例1的盖子50的内面上焊接主引线20的一方的面的第一焊接工序和通过辅助引线30在正极集电板2的上面焊接引线20的另一方的面的第二焊接工序,进行以下工序:通过电阻焊在正极集电板2上焊接主引线20的一方的面的第一焊接工序:以及,将接合安装有主引线20和辅助引线30的正极集电板2的极群容纳在电池槽60内,使得焊接在主引线20上的辅助引线30位于电池槽60的开放端侧,注入电解液,载置盖子50使辅助引线30的突片的凸起30-1与盖子50的内面抵接,在密封电池槽60后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,而通过辅助引线30在盖子50的内面焊接主引线20的另一方的面的第二焊接工序,与此之外其他与实施例1同样制作而得到密封电池。
实施例2
代替实施例1的环状引线,使用如图11及图12所示的具有框状部41和从框状部41的内周41-1及外周41-2向下方延伸的双重构造的侧壁部42及43的剖面为反U字状的双重构造的引线40,除此之外与实施例1同样制作,得到了如图3所示的密封电池。通过冲压加工形成的除了作为焊点的凸起41a的厚度最薄的部分的厚度为0.25mm,平均厚度为0.3mm,最厚的部分为0.35mm。
这时,与盖子50焊接的主引线部的框状部41的焊点为8点(如图11所示作为焊点的凸起41a为8个),如图34所示上部集电板(正极集电板)2和辅助引线部44的焊点2-1为16点。
从在盖子50的内面上的主引线部的框状部41的焊点41a到离该焊点最近的在正极集电板2的上面的辅助引线部44的焊点2-1的引线的长度(L1=3.8mm),是从在盖子50的内面上的主引线部的框状部41的焊点到正极集 电板2的上面的最短距离(X1=2.8mm)的1.4倍(L1/X1=1.4)。框状部41的中心直径为19mm,框状部41的宽度为1.8mm。
比较例2
将实施例2(图11及12)的剖面为反U字状的双重构造的引线颠倒过来,使用具有框状部41和从框状部41的内周41-1及外周41-2向上方延伸的双重构造的侧壁部42及43的剖面为U字状的双重构造的引线,进行以下工序:通过电阻焊在上部集电板(正极集电板)2上焊接U字状引线的框状部41的焊点41a的第一焊接工序;以及,将接合安装有上述U字状引线的正极集电板2的极群容纳在电池槽60内,使得作为U字状引线的辅助引线部44的突片的凸起44a位于上述电池槽的开放端侧,注入电解液,载置盖子50使辅助引线部44的突片的凸起44a与盖子50的内面抵接,在密封电池槽60后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,而在盖子50的内面焊接U字状引线的辅助引线部44的第二焊接工序,与此之外其他与实施例1同样制作而得到如图4所示的密封电池。通过冲压加工形成的除了作为焊点的凸起41a的厚度最薄的部分的厚度为0.25mm,平均厚度为0.3mm,最厚的部分为0.35mm。
这时,与正极集电板2焊接的主引线部的框状部41的焊点为8点(如图11所示作为焊点的凸起41a为8个),盖子50和辅助引线部44的焊点为16点(如图12所示作为焊点的凸起44a为16个)。
与实施例2同样L1/X1=1.4。
实施例3
代替实施例1的环状引线,使用如图13及14所示的具有框状部41和从框状部41的内周41-1及外周41-2向下方延伸的双重构造的侧壁部42及43的剖面为反V字状的双重构造的引线40,除此之外与实施例1同样制作而得到如图5所示的密封电池。通过冲压加工形成的除了作为焊点的凸起41a的厚度最薄的部分的厚度为0.25mm,平均厚度为0.3mm,最厚的部分为0.35mm。
这时,与盖子50焊接的主引线部的框状部41的焊点为8点(如图13所示作为焊点的凸起41a为8个),如图34所示上部集电板(正极集电板)2 和辅助引线部44的焊点2-1为16点(如图14所示作为焊点的凸起44a为16个)。框状部41的中心直径为19mm,框状部41的宽度为1mm。
L1/X1=1.3。
比较例3
将实施例3(图13及14)的剖面为反V字状的双重构造的引线颠倒过来,使用具有框状部41和从框状部41的内周41-1及外周41-2向上方延伸的双重构造的侧壁部42及43的剖面为V字状的双重构造的引线,进行以下工序:通过电阻焊在上部集电板(正极集电板)2上焊接上述V字状引线的框状部41的焊点41a的第一焊接工序;以及,将接合安装有上述V字状引线40的正极集电板2的极群容纳在电池槽60内,使得作为V字状引线的辅助引线部44的突片的凸起44a位于电池槽60的开放端侧,注入电解液,载置盖子50使辅助引线部44的突片的凸起44a与盖子50的内面抵接,在密封电池槽60后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,而在盖子50的内面焊接V字状引线的辅助引线部44的第二焊接工序,与此之外其他与实施例1同样制作而得到如图6所示的密封电池。通过冲压加工形成的除了作为焊点的凸起41a的厚度最薄的部分的厚度为0.25mm,平均厚度为0.3mm,最厚的部分为0.35mm。
这时,与正极集电板2焊接的主引线部的框状部41的焊点为8点(如图13所示作为焊点的凸起41a为8个),盖子50和辅助引线部44的焊点为16点(如图14所示作为焊点的凸起44a为16个)。
L1/X1=1.4。
实施例4
将实施例2(图11及12)的剖面为反U字状的双重构造的引线颠倒过来,使用具有框状部41和从框状部41的内周41-1及外周41-2向上方延伸的双重构造的侧壁部42及43的剖面为U字状的双重构造的引线,作为第一工序,进行抵接U字状引线的辅助引线部44的凸起44a在盖子50的内面进行点焊而安装的工序,作为第二工序,将盖子50载置在极板群上,使得安装在盖子50上的U字状引线(主引线部)的框状部41的凸起41a与正极集电板2抵接,在敛缝电池槽60的开放端气密地密封后,在正极集电板2的上面焊 接框状部41的工序,与此之外其他与实施例1同样制作而得到如图4所示的密封电池。
这时,与盖子50焊接的辅助引线部44的焊点为16点(如图12所示作为焊点的凸起44a为16个),正极集电板2和主引线部的框状部41的焊点为8点(如图11所示作为焊点的凸起41a为8个)。
与实施例2同样L1/X1=1.4。
实施例5
如图24及25所示,对实施例2的焊接盖子50的内面和正极集电板2的上面的引线施加波纹状加工而做成反U字状引线,除此之外与实施例1同样制作而得到密封电池。
焊点之间距离比实施例2长,L1/X1=2.1。
在与上述实施例1相同条件下对用实施例1~5、比较例1~3得到的密封电池进行变形,进行了内部电阻及输出密度的测定。将内部电阻、输出密度的测定结果与实施例1的测定结果一起表示在表1中。
表1
如表1所示可知,通过以该顺序进行第一焊接工序和第二焊接工序,且利用外部电源通电交流脉冲而进行上述第二焊接工序的密封电池其内部电阻小为1mΩ以下,输出密度也高为1400W/kg以上,上述第一焊接工序是在盖子的内面焊接引线的一方的面的工序,上述第二焊接工序为如下工序,即将接合上述上部集电板的极群容纳在电池槽内,使得上部集电板位于上述电池槽的开放端侧,注入电解液,载置上述盖子使上述引线的另一方的面与上述上部集电板的上面抵接,在密封上述电池槽后,通过在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面。
保持1400W/kg以上的输出意味着即使在混合型电动汽车(HEV)的加速时进行200A(相当于30ItA的等级)的放电,在常温下也能保持不能切断1V/电池的性能。因此,具有1400W/kg以上的输出密度的镍氢电池,作为用于防止过放电的电压控制的下限值可设定1V/电池,因此在将放电等级的上限设定为30ItA时的任何放电类型的情况下也能防止过放电,所以比较好。
与此相对,颠倒第一焊接工序和第二焊接工序,在后焊接盖子的场合,内部电阻高,且输出密度低。
可以认为,这是因为,为了保持电池的气密性,盖子需要使用比上部集电板厚的板材,由于由焊接时的电流引起的热跑到厚板材上,而使焊接的熔深变小,发生不良状况,成为高电阻的焊接。
比较实施例1、实施例2及实施例3,主引线部使用单环构造或多重环构造都可以,若是单环构造,则最好是0.4~0.8mm的厚度。在多重环构造的场合,与单环构造比较,可以用构成的多个部分的一个厚度得到相同电阻,因此若是双重环构造则最好是2分之1厚度的0.2~0.4mm的厚度,在厚度为0.3mm以下的场合,可以用冲压成型形成多重环构造的引线,所以变得廉价而更好。
另外,在辅助引线部的厚度比0.4mm大的场合,焊接热不足而容易发生焊接不良,若是0.4mm以下则可以实现可靠的焊接,因此最好是0.4mm以下。
在0.2mm以下的场合,作为弹簧部的强度下降,不能实现可靠并均匀的焊接。因此,最好是0.2mm以上0.4mm以下。
通过做成多重环构造,可以设定主引线部的厚度和辅助引线部的厚度相同,因此在多重环构造的场合,可以由一张板通过冲压成型形成主引线部和辅助引线部,因此变得廉价而更好。
如实施例4所示,颠倒安装反U字状引线,设定为U字状的场合,得到与反U字状引线同样的低电阻,但是由于向厚盖子的热扩散而不能进行可靠的辅助引线部的凸起部的焊接,产生了30%低于1400W/kg的高电阻的电池。
虽然通过更大的电流的通电等可以改善不良率,但是焊接机价格变高,因此如实施例2,最好使反U字状引线的双重构造的侧壁部的端部焊接在上部集电板的上面,且反U字状引线的框状部焊接在盖子的内面上。
将实施例1的第二工序的焊接条件设定为在放电方向的电流值以每1Ah正极板的每个容量(6.5Ah)0.6kA/Ah(3.9kA),并使通电时间为4.5msec且可进行4个周期通电,通电由矩形波构成的直流脉冲。
其结果,可能是由于电解液超过电池的耐压,从安全阀漏出气密,确认到电解液的泄漏。
从而,最好利用外部电源通电交流脉冲而进行第二工序的焊接工序。
实施例6
代替实施例2的反U字状环构造的引线,使用如图15~18所示分割该引线做成由8个零件构成的引线45,除此之外与实施例1同样制作而得到密封电池。
实施例7
将实施例2的焊接盖子50的内面和正极集电板2的上面的引线做成如下结构,即如图19~21所示在反U字状引线40上施加宽1mm的切口加工并周向截断为8个而做成双重构造的侧壁部47、48,除此之外与实施例1同样制作而得到密封电池。
与实施例2同样L1/X1=1.4。
实施例8
将实施例2的焊接盖子50的内面和正极集电板2的上面的引线做成如下结构,即如图22所示在反U字状引线40的双重构造的侧壁部42、43上形成宽0.25mm的切口42-1、43-1截断为8个,除此之外与实施例1同样制作而得到密封电池。
与实施例2同样L1/X1=1.4。
将用实施例6~8得到的密封电池用与上述实施例1相同的条件进行变形,并进行了内部电阻及输出密度的测定。将内部电阻、输出密度的测定结果表示在表2中。
表2
其结果,即使使用由分割的零件构成的引线、周向留有间隔施加切口加工而截断的引线,输出功率也难以下降。
可以认为,这是因为,在由分割的零件构成的引线的场合,虽然作为组合8个零件的主引线部的整体电阻变高,但是向盖子焊接主引线部时的无效焊接电流下降,可以实现更牢固的焊接,作为整体的电阻与实施例2比较不太改变。
如上所述的主引线部的部件其冲压加工时的损耗小,可以制作便宜的部件,变得更廉价,所以比较好。
实施例9
通过具有作为与正极集电板2的焊点2-1的如图9所示的4点凸起30-1的辅助引线30来焊接环状主引线,除此之外与实施例1同样制作而得到如图2所示的密封电池。
另外,主引线内面的半径为10mm,将辅助引线的与上部集电板的焊点(凸起)到主引线的内面的距离设定为1mm。(即,由4点凸起部包围的内径以半径为9mm)
实施例10
通过具有作为与正极集电板2的焊点2-1的如图9所示的4点凸起30-1的辅助引线30来焊接环状主引线,除此之外与实施例1同样制作而得到 如图2所示的密封电池。
另外,主引线内面的半径为10mm,将辅助引线的与上部集电板的焊点 (凸起)到主引线的内面的距离设定为2mm。(即,由4点凸起部包围的内径以半径为8mm)
实施例11
通过具有作为与正极集电板2的焊点2-1的如图9所示的4点凸起30-1的辅助引线30来焊接环状主引线,除此之外与实施例1同样制作而得到如图2所示的密封电池。
另外,主引线内面的半径为10mm,将辅助引线的与上部集电板的焊点 (凸起)到主引线的内面的距离设定为3mm。(即,由4点凸起部包围的内径以半径为7mm)
比较例4
通过具有作为与正极集电板2的焊点2-1的如图9所示的4点凸起30-1的辅助引线30来焊接环状主引线,除此之外与实施例1同样制作而得到密封电池。
另外,主引线内面的半径为10mm,将辅助引线的与上部集电板的焊点 (凸起)到主引线的内面的距离设定为4mm。(即,由4点凸起部包围的内径以半径为6mm)
将用实施例9~11、比较例4得到的密封电池用与上述实施例1相同的条件进行变形,并进行了内部电阻及输出密度的测定。将内部电阻、输出密度的测定结果表示在表3中。
表3
如表3所示可知,L1/X1比满足本发明的范围的实施例9~11的密封电池其内部电阻低为1mΩ以下,输出密度也高为1400W/kg以上。
特别发现,随着L1/X1比在1~2.1的范围变小,具有内部电阻变低,输出密度变高的倾向。
通过将L1/X1比优选设定为1~1.7、更好是1~1.4,即使增加由电池制造上的误差产生的电池特性的波动,也可以用输出密度1400W/kg以上的余裕清除。
如比较例4所示,若L1/X1比超过2.1,则内部电阻稍微变大,输出密度也不到1400W/kg,所以不好。
实施例12
不使用实施例1的辅助引线,而使用将在长边的一方上具备10个高度0.5mm的凸起、在另一方的长边上具备8个高度2mm的凸起的板圈成环状的如图7及8所示的环状引线20,如下在盖子50和正极集电板2上焊接环状引线20,除此之外与实施例1同样制作而得到如图1所示的密封电池。
在盖子50的内面侧抵接环状引线20的高度0.5mm的10个凸起,通过电阻焊在盖子50的内面接合了环状引线20。在盖子50的外面上安装了阀体90及帽80。在盖子上安装环状的垫片而将盖子的周围包在里面。
将盖子50载置在极群70上,使得安装在盖子50上的环状引线20的高度2mm的8个凸起与正极集电板2抵接,敛缝电池槽60的开放端而气密地进行密封后,压缩而调整了电池的总高度。另外,调整了设在引线上的高度2mm的凸起向外侧的伸出角度,使得电池的总高度调整后的盖子和正极端子之间的高度成为对凸起和正极集电板的每个抵接面施加200gf的按压力的高度。
在帽80(正极端子)、电池槽60的底面(负极端子)上抵接电阻焊机的焊接用输出端子,并如下设定通电条件,即在充电方向及放电方向上电流值相同通电时间相同。具体地说,电流值设定为每1Ah正极板的容量(6.5Ah)0.6kA/Ah(3.9kA),通电时间设定为在充电方向上4.5msec、在放电方向上4.5msec,将该交流脉冲通电作为一个周期设定为可进行2周期通电,通电由矩形波构成的交流脉冲,进行了在正极集电板2的上面焊接环状引线20的第 二焊接工序。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
变形、内部电阻测定及高速放电试验
在周围温度25℃下将上述密封蓄电池放置12小时后,用130mA(0.02ItA)充电1200mAh,接着用650mA(0.1ItA)充电10小时,之后用1300mA(0.2ItA)放电直到切断电压为1V。再用650mA(0.1ItA)充电16小时后,用1300mA
(0.2ItA)放电直到切断电压为1.0V,将该充放电作为一个周期进行了4周期充放电。在结束第四周期的放电后,使用1kHz的交流电测量了内部电阻。
接着用650mA(0.1ItA)充电16小时后,用200A(相当于30.8ItA)放电直到切断电压为0.6V。
比较例5
制作了适用如图46所示的带状引线板12的构造的密封电池。另外,如图45所示一体形成正极集电板及连接正极集电板和盖子的带状引线板,将正极集电板及引线板制作成厚度0.4mm的镍板,将引线板的宽度设定为7mm,长度设定为25mm,将盖子和引线板用电阻焊焊接了2点。制作了正极集电板及引线板的结构以外与实施例12相同结构的如图45所示的密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例6
作为专利文献1所记载的具有凸起部的正极集电板兼引线板,适用了如图40所示的冲裁加工型引线板。凸起部及该引线板用厚度0.4mm的镍板制作,在正极集电板上施加冲裁加工形成了宽度10mm的突出高度3mm的引线板。制作了除此之外与实施例12相同结构的如图39所示的密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
实施例12、比较例5、比较例6的电池的电阻表示在表4中,高速放电试验结果用图47表示。
表4
分类 | 引线板形状 | 内部电阻 (mΩ) |
实施例12 | 环状引线 | 0.95 |
比较例5 | 带状引线板 | 1.6 |
比较例6 | 集电板冲裁加工型引线板 | 1.35 |
[0355]
另外,实施例12的环状引线宽度过短,在现有技术的开放状态(通过压缩的高度调整之前)下接点不接触,因此不能焊接。
在现有解放状态(通过压缩的高度调整之前)下的焊接中,需要具有压缩的余裕的长度和宽度的引线,所以不适合使用。
如图47所示,在进行高速放电时,实施例12的电池与比较例5的电池比较,放电电压高,且放电容大。这样,实施例12的电池显示出优良的高速放电特性是因为,如上述表4所示实施例12的电池的内部电阻小。
实施例13
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.4kA/Ah(2.6kA)进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
实施例14
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.8kA/Ah(5.2kA)进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例7
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.2kA/Ah(1.3kA)进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例8
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的电流值设定为1.0kA/Ah(6.5kA) 进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。在该比较例8中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力并产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。另外,拆开电池时确认到设置于环状引线上的与正极集电板的焊点(凸起)崩飞。
与实施例12对照,用表5表示实施例13、实施例14、比较例7、比较例8的电池的内部电阻测定结果。
表5
如表5所示,实施例13、实施例14的电池显示出与实施例12的电池相同的内部电阻。与此相对,比较例7、比较例8与实施例比较,电池的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例7的电池的结果,可能是由于脉冲通电的电流值过小,看到在正极集电板和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面,在比较例8的场合确认到,可能是由于脉冲通电的电流值过大,如上所述焊点崩飞,正极集电板和环状引线的接合不良。另外确认到,省略详细内容,实施例13、实施例14的电池显示出与实施例12的电池同等的高速放电特性,而内部电阻大的比较例7、比较例8的电池与实施例比较高速放电特性差。
从表5所示的结果可知,在焊接正极集电板和引线时的脉冲通电的电流值的大小最好是每1Ah正极板的容量0.4~0.8(kA/Ah),即每一个接触点0.33kA/1点~0.65kA/1点。
实施例15
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的通电时间设定为3msec进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力 产生气体。
实施例16
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的通电时间设定为6msec进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
实施例17
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的通电时间设定为7msec进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例9
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的通电时间设定为2msec进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例10
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电的通电时间设定为8msec进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。在该比较例10中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。
与实施例12对照,用表6表示实施例15~实施例17、比较例9、比较例10的电池的内部电阻测定结果。
表6
如表6所示,实施例15~实施例17的电池显示出与实施例12的电池相同的内部电阻。与此相对,比较例9、比较例10与实施例比较,电池的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例9的电池的结果,可能是由于脉冲通电电量不足,看到在正极集电板和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面认为,在比较例10的场合,可能是由于脉冲通电电量过剩,如上所述排出电解液而使内部电阻变高。另外确认到,省略详细内容,实施例15~实施例17的电池显示出与实施例12的电池同等的高速放电特性,而内部电阻大的比较例9、比较例10的电池与实施例比较高速放电特性差。另外,通电时排出电解液的比较例10的场合与实施例比较,不仅高速放电特性差,充放电循环特性也差。
从表6所示的结果可知,在焊接正极集电板和引线时的脉冲通电的通电时间的长度最好是3~7msec。
实施例18
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电设定为可进行4个周期通电而进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
实施例19
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电设定为可进行6个周期通电而进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例11
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电设定为可进行1个周期通电而进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。这时确认到未超过开阀压力产生气体。
比较例12
在第二焊接工序中,将交流脉冲通电设定为可进行8个周期通电而进行通电,除此之外与实施例12同样制作而得到密封电池。在该比较例12中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。
与实施例12对照,用表7表示实施例18、实施例19、比较例11、比较
例12的电池的内部电阻测定结果。
表7
如表7所示,实施例18、实施例19的电池显示出与实施例12的电池相同的内部电阻。与此相对,比较例11、比较例12与实施例比较,电池的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例11的电池的结果,可能是由于脉冲通电电量不足,看到在正极集电板和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面认为,在比较例12的场合,可能是由于脉冲通电电量过剩,如上所述排出电解液而使内部电阻变高。另外确认到,省略详细内容,实施例18、实施例19的电池显示出与实施例12的电池同等的高速放电特性,而内部电阻大的比较例11、比较例12的电池与实施例比较高速放电特性差。另外,比较例12的场合与实施例比较,不仅高速放电特性差,充放电循环特性也差。
从表7所示的结果可知,脉冲通电次数最好是2~6次。
另外,在实施例中使用了具有8点焊点的引线端子,但是根据电池的大小(容量),焊接接点的点数适当选择1点以上即可。
实施例20
使用2个实施例12的密封电池,作为电池间连接部件,将实施例12所使用的环状引线110(连接引线)的具有10点凸起的一侧用电阻焊临时固定在第一个电池的盖子上,之后如图48所示,用激光焊接进行了正式焊接。
载置连接引线110,使得安装在盖子上的连接引线的高度2mm的8个凸起与第二个电池槽抵接,然后加压而施加每一个凸起和电池槽底的抵接面200gf的按压力,如图49所示,在第一个电池的负极端子和第二个负极端子 上连接外部电源,将与实施例12的电池内部的连接接点的焊接电流同样的交流脉冲通电的电流值设定为0.6kA/Ah(3.9kA),将通电时间设定为在充电方向上4.5msec、在放电方向上4.5msec,将该交流脉冲通电作为一个周期设定为可进行2个周期通电,通电了由矩形波构成的交流脉冲。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。这样制作了用环状引线连接密封电池和密度电池的电池组。
实施例21
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.4kA/Ah(2.6kA)进行通电,除此之外与实施例20同样制作得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
实施例22
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.8kA/Ah(5.2kA)进行通电,除此之外与实施例20同样制作得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例13
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的电流值设定为0.2kA/Ah(1.3kA)进行通电,除此之外与实施例20同样制作得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例14
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的电流值设定为1.0kA/Ah(6.5kA)进行通电,除此之外与实施例20同样制作得到电池组。在该比较例14中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。另外,拆开电池的结果确认到设置于环状引线上的与正极集电板的焊点(凸起)崩飞。
与实施例20对照,用表8表示实施例21、实施例22、比较例13、比较例14的电池组的内部电阻测定结果。另外,电池组的内部电阻使用1kHz的交流电测定了电池组的正极端和负极端之间的电阻。
表8
如表8所示,实施例21、实施例22显示出与实施例20相同的电池组的内部电阻。与此相对,比较例13、比较例14与实施例比较,电池组的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例13的电池的结果,可能是由于脉冲通电的电流值过小,看到在电池槽和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面确认到,在比较例14的场合,可能是由于脉冲通电的电流值过大,如上所述焊点崩飞而电池槽和环状引线的接合不良。另外确认到,省略详细内容,实施例21、实施例22的电池组显示出与实施例20的电池组同等的高速放电特性,而电池组的内部电阻大的比较例13、比较例14与实施例比较高速放电特性差。另外,比较例12的场合与实施例比较,不仅高速放电特性差,充放电循环特性也差。
从表8所示的结果可知,在焊接电池槽和引线时的脉冲通电的电流值的大小最好是每1Ah正极板的容量0.4~0.8(kA/Ah),即每一个接触点0.33kA/1点~0.65kA/1点。
实施例23
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的通电时间设定为3msec进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
实施例24
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的通电时间设定为6msec进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池 组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
实施例25
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的通电时间设定为7msec进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例15
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的通电时间设定为2msec进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例16
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电的通电时间设定为8msec进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。在该比较例13中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。
与实施例20对照,用表9表示实施例23~实施例25、比较例15、比较例16的电池组的内部电阻测定结果。
表9
如表9所示,实施例23~实施例25显示出与实施例20相同的电池组的内部电阻。与此相对,比较例15、比较例16与实施例比较,电池组的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例15的电池的结果,可能是由于脉冲通电电 量不足,看到在电池槽和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面认为,在比较例16的场合,可能是由于脉冲通电电量过剩,如上所述排出电解液而使电池组的内部电阻变高。另外确认到,省略详细内容,实施例23~实施例25的电池组显示出与实施例20的电池组同等的高速放电特性,而电池组的内部电阻大的比较例15、比较例16与实施例比较高速放电特性差。另外,通电时排出电解液的比较例16的场合与实施例20的电池组比较,不仅高速放电特性差,充放电循环特性也差。
从表9所示的结果可知,在焊接电池槽和和引线时的脉冲通电的通电时间的长度最好是3~7msec。
实施例26
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电设定为可进行4个周期通电而进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
实施例27
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电设定为可进行6个周期通电而进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例17
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电设定为可进行1个周期通电而进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。这时确认到,从任何一种电池都未超过开阀压力而产生气体。
比较例18
在焊接电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,将交流脉冲通电设定为可进行8个周期通电而进行通电,除此之外与实施例20同样制作而得到电池组。在该比较例17中进行交流脉冲通电时,观察到超过开阀压力产生气体,而且虽然是少量但从设置于帽上的排气孔排出电解液。
与实施例20对照,用表10表示实施例26、实施例27、比较例17、比较例18的电池组的内部电阻测定结果。
表10
如表10所示,实施例26、实施例27显示出与实施例20相同的电池组的内部电阻。与此相对,比较例17、比较例18与实施例比较,电池组的内部电阻显示出高值。拆开调查比较例17的电池的结果,可能是由于脉冲通电电量不足,看到在电池槽和环状引线的焊接处有接合不良。另一方面认为,在比较例18的场合,可能是由于脉冲通电电量过剩,如上所述排出电解液而使电池组的内部电阻变高。另外确认到,省略详细内容,实施例26、实施例27的电池组显示出与实施例20的电池组同等的高速放电特性,而电池组的内部电阻大的比较例17、比较例18与实施例比较高速放电特性差。另外,比较例18的场合与实施例比较,不仅高速放电特性差,充放电循环特性也差。
从表10所示的结果可知,脉冲通电次数最好是2~6次。
实施例28
用实施例20的方法,串联6个实施例12的电池,在用650mA(0.1ItA)充电16小时后,用200A(相当于30.8ItA)放电直到切断电压为4.0V。用图52记载该电压变化。
比较例19
如图51所示,使用利用裙式连接引线120,串联6个实施例12的电池,进行了200A放电。用图52记载该电压变化。
比较例20
如图51所示,使用利用裙式连接引线120,串联6个比较例5的电池,进行了200A放电。用图52记载该电压变化。
使用实施例12~19和比较例5~12的一部分电池,测定了25℃的输出密度。
另外,输出密度的测定方法与段落[0061]所记载的方法相同。
用图53表示以输出密度为纵轴、以内部电阻为横轴画曲线的结果。
其结果,得到对内部电阻的下降和输出密度的提高良好的相互关系,从而认为使用本发明的焊接方法的密封电池或使用本发明的焊接方法的电池组具有极低的电阻和高输出功率,适合作为HEV用电池。
产业上的可利用性
由于本发明的密封电池及由多个该密封电池构成的电池组具有低电阻和高输出功率,因此可作为电动汽车或电动工具等的电池使用。
Claims (20)
1.一种密封电池,通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面,其特征在于,
在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面,在密封上述电池槽后,利用外部电源通电交流脉冲而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面,
从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的上面的上述引线的焊点的上述引线的长度,是从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到上述上部集电板的上面的最短距离的1~2.1倍。
2.根据权利要求1所述的密封电池,其特征在于,
上述引线是环状引线,在上述盖子的内面焊接上述环状引线的一方的面后,在上述上部集电板的上面焊接上述环状引线的另一方的面。
3.一种密封电池,通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面,其特征在于,
在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面,在密封上述电池槽后,利用外部电源通电交流脉冲而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面,
上述盖子具有从其内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分,在上述盖子的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的一方的面,从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的上面的上述引线的焊点的上述引线的长度、从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述盖子的平坦部的上述盖子的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子的平坦部和上述上部集电板的间隔的1~2.1倍。
4.一种密封电池,通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面,其特征在于,
在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面,在密封上述电池槽后,利用外部电源通电交流脉冲而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面,
上述上部集电板具有从其上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分,在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的另一方的面,从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点的上述引线的长度、从在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述上部集电板的平坦部的上述上部集电板的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子和上述上部集电板的平坦部的间隔的1~2.1倍。
5.一种密封电池,通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面,其特征在于,
在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面,在密封上述电池槽后,利用外部电源通电交流脉冲而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面,
上述盖子具有从其内面的平坦部向下方弯曲或折曲的部分,且上述上部集电板具有从其上面的平坦部向上方弯曲或折曲的部分,在上述盖子的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的一方的面后,在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上焊接上述引线的另一方的面,从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点的上述引线的长度、从在上述盖子的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述盖子的平坦部的上述盖子的弯曲或折曲部分的长度、以及从在上述上部集电板的弯曲或折曲部分上的上述引线的焊点到上述上部集电板的平坦部的上述上部集电板的弯曲或折曲部分的长度的合计,是上述盖子的平坦部和上述上部集电板的平坦部的间隔的1~2.1倍。
6.一种密封电池的制造方法,用于制造通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面的密封电池,其特征在于,
以该焊接顺序进行:第一一焊接工序,其在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面;以及第二焊接工序,其将接合上述上部集电板的极群容纳在上述电池槽内,使得上述上部集电板位于上述电池槽的开放端侧,然后注入电解液,载置上述盖子使上述引线的另一方的面与上述上面集电板的上面抵接,在密封上述电池槽后,通过电池在密封电池的正负极两端子之间通电用于焊接的电流,从而在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另方的面,而且,利用外部电源通电交流脉冲而进行上述第二焊接工序,由此从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到离该焊点最近的在上述上部集电板的上面的上述引线的焊点的上述引线的长度,是从在上述盖子的内面上的上述引线的焊点到上述上部集电板的上面的最短距离的1~2.1倍。
7.根据权利要求6所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在上述引线的焊接面上分别形成有凸起。
8.根据权利要求6或7所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在通电上述交流脉冲时,上述密封电池内部的压力不超过该电池的开阀压力。
9.根据权利要求6或7所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为电池的每个单位容量0.4~0.8kA/Ah。
10.根据权利要求6或7所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为上述上部集电板和上述引线的焊接接点的每个接点0.33kA/1点~0.65kA/1点。
11.根据权利要求6或7所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲的通电时间及放电脉冲的通电时间设定为3~7msec。
12.根据权利要求6或7所述的密封电池的制造方法,其特征在于,
在上述交流脉冲的通电中,进行2次~6次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电。
13.一种电池组,其特征在于,
由多个根据权利要求1所述的密封电池构成。
14.一种电池组的制造方法,用于制造由多个通过引线连接封闭密封电池的电池槽的盖子的内面和上部集电板的上面的密封电池构成的电池组,其特征在于,上述密封电池是在上述盖子的内面焊接上述引线的一方的面后,在上述上部集电板的上面焊接上述引线的另一方的面的电池,而且,在构成上述电池组的至少一个密封电池内,利用外部电源通电交流脉冲,直接或者通过电池间连接部件焊接该电池和与该电池相邻的电池的端子彼此。
15.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
在通电上述交流脉冲时,上述密封电池内部的压力不超过该电池的开阀压力。
16.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为电池的每个单位容量0.4~0.8kA/Ah。
17.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲及放电脉冲的电流值设定为上述电池的端子彼此或者上述电池的端子和电池间连接部件的接合处的每个接点0.33kA/1点~0.65kA/1点。
18.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
在焊接上述电池组的上述交流脉冲的通电中,将充电脉冲的通电时间及放电脉冲的通电时间设定为3~7msec。
19.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
在焊接上述电池组的焊接接点的上述交流脉冲的通电中,进行2次~6次将充电和放电作为一套的交流脉冲的通电。
20.根据权利要求14所述的电池组的制造方法,其特征在于,
通过电池间连接部件焊接构成上述电池组的至少一个密封电池和与该电池相邻的电池的端子彼此,在上述至少一个电池的盖子上接合电池间连接部件的一端,使上述电池间连接部件的另一端抵接与该电池相邻的电池的端子,通过至少在一个密封电池内通电,焊接上述电池间连接部件的另一端和相邻的电池的端子。
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