电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀和电池外壳盖体制造方法
【专利摘要】本发明要解决的问题在于提供一种能够精度良好地形成在电池外壳内的压力超过规定值的情况下应最先裂开的部分即环状薄壁部，并且能够将形成环状薄壁部之际的加工负荷分散于冲头以及冲模，能够延长模具的寿命的电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀以及电池外壳盖体制造方法。本发明的电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀以及电池外壳盖体制造方法通过在不锈钢制的金属板（1）的两面上同时按压以相互对置的方式设置在冲头（21）和冲模（22）上的环状突部（23）而形成环状薄壁部，来解决上述问题。
【专利说明】电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀和电池外壳盖体制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀以及电池外壳盖体制造方法，尤其涉及下述新颖的改进:采用不锈钢制的金属板，在金属板的两面上同时按压以相互对置的方式设置在冲头以及冲模上的环状突部，从而在金属板上形成构成安全阀的边缘部的环状薄壁部，据此能够精度良好地使环状薄壁部成形，并且能够将形成环状薄壁部之际的加工负荷分散到冲头以及冲模上，能够延长模具的寿命。
【背景技术】
[0002]通常，在电解液容纳于密闭的电池外壳内的电池上，为了防止电池外壳内的压力上升而爆炸，设置安全阀，上述安全阀在电池外壳内的压力超过规定值的情况下开裂而将电池外壳内的压力向外部释放。关于以往使用的这种电池的安全阀制造方法，能够举出例如在下述的专利文献I等中公开的方法。
[0003]S卩，在以往方法中，在形成了环状突部的压印冲头与平面状的冲模之间配置作为电池用外壳的盖体的金属板，一边利用平面状的冲模支承金属板，一边将压印冲头的环状突部向金属板推压，据此在金属板上形成了构成安全阀的边缘部的环状薄壁部。在电池外壳内的压力超过规定值的情况下，与其他部分相比壁厚薄的环状薄壁部裂开，据此安全阀整体开裂。
[0004](现有技术文献)
[0005](专利文献)
[0006]专利文献1:日本特开2007-141518号公报
【发明内容】
[0007](发明所要解决的问题)
[0008]如上所述，环状薄壁部是在电池外壳内的压力超过规定值的情况下应最先裂开的部分，其壁厚例如薄达0.010mm左右。即，用于形成这样的环状薄壁部的冲头以及冲模也极
其纤细。
[0009]在如上所述的以往的电池安全阀制造方法中，一边利用平面状的冲模支承金属板，一边将压印冲头的环状突部向金属板推压，据此在金属板上形成环状薄壁部，因此，实质上仅利用压印冲头的环状突部使金属变形来形成环状薄壁部。
[0010]以往，形成安全阀的金属板使用铝等软质金属，但近年来，为了提高电池用外壳的耐蚀性、强度，提出了使用不锈钢的方案。
[0011]在金属板为铝的情况下，由于性质柔软，因此能够精度良好地对环状薄壁部进行加工，另外对模具的负荷也小，因此能够没有问题地进行加工，但在不锈钢的情况下，由于强度高且是硬质的材料，因此若要按照以往的方法加工安全阀的环状薄壁部，则存在加工中易产生断裂，另外还无法利用加工硬化来精度良好地加工薄壁部的问题。[0012]另外，在以往的方法中，由于形成环状薄壁部之际的负荷会集中在压印冲头的环状突部，因此也存在模具的寿命缩短的问题。
[0013]本发明为了解决上述那样的问题而提出，其目的在于提供一种能够精度良好地形成环状薄壁部，并且能够将形成环状薄壁部之际的加工负荷分散到冲头以及冲模上，能够延长模具的寿命的电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀以及电池外壳盖体制造方法。
[0014](解决问题的措施)
[0015]本发明所涉及的电池安全阀制造方法的特征在于，将构成电池的电池外壳的、不锈钢制的金属板配置在冲头与冲模之间，在金属板的两面上同时按压以相互对置的方式配置在冲头和冲模上的环状突部，据此在金属板上形成构成安全阀的边缘部的环状薄壁部。
[0016]本发明所涉及的电池安全阀制造装置具备:多组冲头和冲模；以相互对置的方式设置在冲头和冲模上、且具有按冲头和冲模的组的每个而不同的顶端宽度的多组环状突部；以及配置在各冲头和冲模的环状突部的外周侧的束缚单元，且本发明所涉及的电池安全阀制造装置构成为:一边利用束缚单元在环状突部的外周侧束缚构成电池的电池外壳的不锈钢制的金属板，一边按照顶端宽度从大到小的顺序针对金属板的两面同时按压环状突部，据此在金属板上形成构成安全阀的边缘部的环状薄壁部。
[0017]本发明所涉及的电池安全阀具备:环状薄壁部，其由通过在构成电池的电池外壳的不锈钢制的金属板的两面上同时按压相互对置的环状突部的冲压加工而在金属板的两面上形成的一对凹部形成；以及弯曲部，其设置在环状薄壁部的内周侧，并借助冲压加工的作用而沿板厚方向弯曲变形。
[0018]本发明所涉及的电池外壳盖体制造方法用于制造电池外壳的盖体，上述电池外壳的盖体具有:由环状薄壁部构成边缘部的安全阀；以及从位于环状薄壁部的外周侧的外周侧板面的外缘立起设置成环状的侧壁部，上述电池外壳盖体制造方法包括:通过在作为盖体的坯料的不锈钢制的金属板上按压环状突部而在金属板上形成环状薄壁部的模压工序；以及在模压工序之后对金属板实施拉延加工而在金属板上形成侧壁部的侧壁形成工序，在模压工序中，通过在金属板的正反两面上同时按压相互对置地配置的环状突部来形成环状薄壁部。
[0019](发明的效果)
[0020]根据本发明的电池安全阀制造方法、电池安全阀制造装置、电池安全阀以及电池外壳盖体制造方法，通过在不锈钢制的金属板的两面上同时按压以相互对置的方式设置在冲头以及冲模上的环状突部，在金属板上形成构成安全阀的边缘部的环状薄壁部，从而能够减少由一个环状突部对金属板的加工量，能够减少施加于一个环状突部的加工负荷。即，由于能够抑制加工中的断裂、加工硬化，因此能够精度良好地形成环状薄壁部，并且能够将形成环状薄壁部之际的加工负荷分散于冲头以及冲模，能够延长模具的寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是示出本发明的实施方式一的二次电池的安全阀的立体图。
[0022]图2是沿图1的I1-1I线的剖面图。
[0023]图3是图2的区域III的放大图。[0024]图4是示出用于制造图1的安全阀的安全阀制造装置的结构图。
[0025]图5是示出本发明的实施方式二的电池外壳的盖体I的立体图。
[0026]图6是沿图5的V1-VI线的剖面图。
[0027]图7是图6的区域VII的放大图。
[0028]图8是表示图5的盖体I与外壳主体的关系的说明图。
[0029]图9是示出用于制造图5的盖体I的盖体制造装置的结构图。
[0030]图10是表示本发明的实施方式三的电池外壳盖体制造方法的说明图。
【具体实施方式】
[0031]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
[0032](实施方式一)
[0033]图1是示出本发明的实施方式一的二次电池的安全阀2的立体图。在图中，盖体I由不锈钢制的金属板形成，构成二次电池的电池外壳。在上述盖体I上设置有在电池外壳的内部压力超过规定值的情况下开裂而将内部压力释放到外部的二次电池的安全阀2。在上述安全阀2上设置有环状薄壁部3和弯曲部4。
[0034]环状薄壁部3是构成安全阀2的边缘部的椭圆形的槽，是与盖体I内的其他的板面相比壁厚薄的部分。上述环状薄壁部3在电池外壳的内部压力超过规定值的情况下最先裂开而使安全阀2整体开裂。另外，关于环状薄壁部3的外形，只要是具有封闭的外缘的结构即可，例如也可以为正圆形、多边形等。弯曲部4是位于环状薄壁部3的内周侧的板面，是沿盖体I的板厚方向Ia弯曲变形的部分。
[0035]环状薄壁部3的外周侧的盖体I的板面(以下，称为外周侧板面10)平坦地形成。在外周侧板面10的外缘上设置有从外周侧板面10沿着板厚方向Ia立起设置的侧壁部11，在侧壁部11的顶端设置有从侧壁部11弯曲成大致直角的凸缘部12。后文中，将立起设置了侧壁部11的方向的盖体I的端面称为正面13，将相反侧的盖体I的端面称为背面14。
[0036]接下来，图2是沿图1的I1-1I线的剖面图，图3是图2的区域III的放大图。如图2所示，环状薄壁部3由形成在盖体I的正面13以及背面14这两面的一对凹部30构成。凹部30通过同时在盖体I的两面上按压以相互对置的方式设置的环状突部23的冲压加工而形成，这在稍后利用附图详细地进行说明(参照图4)。
[0037]若更仔细地观察凹部30，则如图3所示，在凹部30上设置有在环状薄壁部3内壁厚最薄的最薄部30a和壁厚从外周侧板面10朝向最薄部30a逐渐变薄的第一阶梯部?第三阶梯部30b?30d。最薄部30a以及第一阶梯部?第三阶梯部30b?30d通过使顶端宽度不同的多组环状突部23按照顶端宽度从大至小的顺序在盖体I的两面上同时按压的多道模压(coining)工序(多阶段模压)而形成，这在稍后利用附图进行详细的说明(参照图4的(a)?(d))。由此,通过在凹部30设置壁厚从外周侧板面10朝向最薄部30a逐渐变薄的多个阶梯部30b，能够容易地确定最薄部30a的位置，以便能够提高检查环状薄壁部3的厚度的品质检查的效率。
[0038]返回到图2，在弯曲部4设置有第一突出部4a和第二突出部4b。第一突出部4a沿板厚方向Ia从环状薄壁部3的外周侧的盖体I的正面13突出。第二突出部4b沿板厚方向Ia从环状薄壁部3的外周侧的盖体I的背面14突出。即，弯曲部4形成为不仅朝向盖体I的正面方向或者背面方向一个方向，而是朝向正面方向以及背面方向两个方向弯曲变形的波形截面。弯曲部4通过一边束缚外周侧板面10，一边进行上述的冲压加工而形成，是吸收了由凹部30的形成而产生的余料的部分，这在稍后利用附图进行详细说明。这样，通过在环状薄壁部3的内周部形成弯曲部4，能够避免由凹部30的形成而产生的余料作用于外周侧板面10，并且能够避免上述余料对盖体I的外形造成影响。此外，通过将弯曲部4形成为波形截面，能够将弯曲部4相对于外周侧板面10的突出量抑制得小，同时能够增大弯曲部4的表面积。通过增大弯曲部4的表面积，能够使使用了盖体I的电池外壳的内部压力更大地作用于安全阀2。另外，通过减小弯曲部4相对于外周侧板面10的突出量，能够降低其他部件与弯曲部4接触的可能性，能够降低安全阀2破损的可能性。
[0039]接下来，图4是表示用于制造图1的安全阀2的安全阀制造装置的结构图，图4的Ca)?(d)示出使用了上述安全阀制造装置的安全阀制造方法的第一模压工序?第四模压工序。如图4所示，安全阀制造装置20具有:在第一模压工序?第四模压工序中分别使用的多组冲头21以及冲模22、设置在各冲头21以及冲模22上的多组环状突部23、以及分别设置在各冲头21以及冲模22的侧部的束缚单元24。
[0040]环状突部23是以相互对置的方式设置在各冲头21以及冲模22上的突起体。虽然在图4中仅示出了截面，但环状突部23以沿着环状薄壁部3 (参照图1)的形状的方式从各冲头21以及冲模22的中央端面21a、22a沿冲头21以及冲模22的外缘形成为环状。各环状突部23具有按冲头21以及冲模22的组的每个而不同的顶端宽度。在各冲头21以及冲模22的环状突部23的内周侧形成有以环状突部23为侧壁、以中央端面21a、22a为底面的中央凹部25。
[0041]束缚单元24具有配置在冲头21的侧部的压料板(blank holder)24a、配置在冲模22的侧部的冲模固定板(die holder) 24b、以及与压料板24a连接的施力部件24c。压料板24a以及施力部件24c与冲头21 —体地移位。施力部件24c由例如螺旋弹簧等构成，将压料板24a朝向冲模固定板24b施力。S卩，束缚单元24在冲头21朝向冲模22移位之际，在环状突部23的外周侧束缚(夹持)配置在冲头21与冲模22之间的盖体I。
[0042]接下来，对使用了图4的安全阀制造装置的安全阀制造方法进行说明。在将图1?图3所示的安全阀2形成在盖体I上的情况下，按顺序进行图4的(a)?(d)所示的第一模压工序?第四模压工序。
[0043]在第一模压工序中，采用设置有具有最大的顶端宽度的环状突部23的冲头21以及冲模22，将设置了侧壁部11以及凸缘部12的状态的盖体I配置在冲头21与冲模22之间，之后使冲头21朝向冲模22移位。由此，在环状突部23的外周侧，盖体I被束缚单元24束缚；而另一方面，环状突部23同时按压盖体I的两面(正面以及背面13、14)。
[0044]利用上述第一模压工序，形成图3所示的第一阶梯部30b。此处，因第一阶梯部30b的形成而产生了余料，但由于在环状突部23的外周侧盖体I被束缚单元24束缚，因此余料仅向第一阶梯部30b的内周侧避让。即，因第一阶梯部30b的形成而产生的余料利用第一阶梯部30b的内周侧的板面在壁厚增加同时在冲头21以及冲模22的中央凹部25内弯曲变形而被吸收。由此，能够防止因第一阶梯部30b的形成而产生的余料作用于第一阶梯部30b的外周侧的板面,能够防止盖体I的外形变形。
[0045]在第二模压工序中，采用设置有顶端宽度比在第一模压工序中使用的环状突部23的顶端宽度小的环状突部23的冲头21以及冲模22，针对第一阶梯部30b的底部按压环状突部23，据此形成第二阶梯部30c。因上述第二阶梯部30c的形成而产生的余料也通过第二阶梯部30c的内周侧的板面的壁厚增加以及弯曲变形而被吸收。
[0046]同样地，在第三模压工序中，采用设置有顶端宽度比在第二模压工序中使用的环状突部23的顶端宽度小的环状突部23的冲头21以及冲模22，针对第二阶梯部30c的底部按压环状突部23，据此形成第三阶梯部30d。另外，在第四模压工序中，采用设置有顶端宽度比在第三模压工序中使用的环状突部23的顶端宽度小的环状突部23的冲头21以及冲模22，针对第三阶梯部30d的底部按压环状突部23，据此形成最薄部30a。因这些第三阶梯部30d以及最薄部30a的形成而产生的余料也通过第三阶梯部30d以及最薄部30a的内周侧的板面的壁厚增加以及弯曲变形而被吸收。
[0047]S卩，经过第一模压工序?第四模压工序，将盖体I配置在冲头21与冲模22之间，在盖体I的两面上同时按压以相互对置的方式设置在冲头21以及冲模22上的环状突部23，据此在盖体I上形成环状薄壁部3。这样，通过构成为通过在盖体I的两面上同时按压以相互对置的方式设置的环状突部23来形成环状薄壁部3，与如以往技术那样向盖体的单面按压环状突部的情况相比，能够减小由一个环状突部23对盖体I的加工量，能够减小施加于一个环状突部23的加工负荷。即，在使用不锈钢制的金属板形成环状薄壁部3之际，由于能够抑制加工中的断裂、加工硬化，因此能够精度良好地形成环状薄壁部3，并且，能够将加工负荷分散到冲头21以及冲模22上，能够延长模具的寿命。另外，由于利用在盖体I的两面上以顶端宽度从大到小的顺序按压多组环状突部23的多道模压来形成环状薄壁部3，因此能够在环状薄壁部3形成最薄部30a以及第一阶梯部?第三阶梯部30b?30d，能够利用第一阶梯部?第三阶梯部30b?30d来提高环状薄壁部3的品质检查的效率。
[0048]以下，列举实施例。本发明人针对以标称板厚为0.8mm的SUS430的钢板为坯料、利用冲压加工，对设置有侧壁部11以及凸缘部12的状态的盖体I实施图4所示的第一模压工序?第四模压工序，据此在盖体I上形成了安全阀2。另外，环状薄壁部3的形状是长轴为15mm、短轴为IOmm的椭圆形,最薄部30a的壁厚为0.015mm。此外，在第一模压工序中，采用设置有顶端宽度为1.5_的环状突部23的冲头21以及冲模22，在第二模压工序中，采用设置有顶端宽度为1.0mm的环状突部23的冲头21以及冲模22，在第三模压工序中，采用设置有顶端宽度为0.5mm的环状突部23的冲头21以及冲模22，在第四模压工序中，采用设置有顶端为60°的三角截面形状且顶端R为0.2R的环状突部23的冲头21以及冲模22。另外，经过第一模压工序?第四模压工序，冲头21以及冲模22的中央凹部25的深度为标称板厚的量即0.8mm。
[0049]在这种条件下，如下述的表I所示的实施例A?实施例K那样变更第一模压工序?第四模压工序中的盖体I的溃缩率(％)，调查了盖体I的溃缩率与模具的破损的关系。另外，溃缩率(％)表示在各模压工序中盖体I的板面溃缩了怎样的程度，是利用〔(前道工序的板厚-后道工序的板厚)+前道工序的板厚〕Xioo求出的数值。另外，求出第一模压工序的溃缩率时的前道工序的板厚是作为坯料使用的钢板的标称板厚。
[0050][表 I]
【权利要求】
1.一种电池安全阀制造方法，其中，将构成电池的电池外壳的、不锈钢制的金属板(I)配置在冲头(21)与冲模(22)之间，在所述金属板(I)的两面上同时按压以相互对置的方式设置在所述冲头(21)和所述冲模(22 )上的环状突部(23 )，据此在所述金属板(I)上形成构成安全阀(2)的边缘部的环状薄壁部(3)。
2.根据权利要求1所述的电池安全阀制造方法，其中，在将所述环状突部(23)按压在所述金属板(I)的两面上之际，在所述环状突部(23)的外周侧利用束缚单元(24)来束缚所述金属板(I)。
3.根据权利要求1或2所述的电池安全阀制造方法，其中，所述环状薄壁部(3)的形成利用以下的多道模压工序来执行:采用顶端宽度按所述冲头(21)和所述冲模(22)的组的每个而不同的多组环状突部(23)，按照所述顶端宽度从大到小的顺序在所述金属板(I)的两面上同时按压所述环状突部(23 )。
4.根据权利要求3所述的电池安全阀制造方法，其中，各模压工序中的所述金属板(I)的溃缩率在70%以下。
5.一种电池安全阀制造装置，具备: 多组冲头(21)和冲模(22)； 以相互对置的方向设置在所述冲头(21)以及所述冲模(22)上、且具有按所述冲头(21)和所述冲模(22)的组的每个而不同的顶端宽度的多组环状突部(23);以及 配置在各冲头(21)以及冲模(22)的所述环状突部(23)的外周侧的束缚单元(24)， 所述电池安全阀制造装置构成为:一边利用所述束缚单元(24)在所述环状突部(23)的外周侧束缚构成电池的电池外壳的、不锈钢制的金属板(1)，一边按照所述顶端宽度从大到小的顺序针对所述金属板(I)的两面同时按压所述环状突部(23 )，据此在所述金属板(I)上形成构成所述安全阀(2 )的边缘部的环状薄壁部(3 )。
6.一种电池安全阀，具备:环状薄壁部(3)，其由利用在构成电池的电池外壳的、不锈钢制的金属板(I)的两面上同时按压相互对置的环状突部(23)的冲压加工而在所述金属板(I)的两面上形成的一对凹部(30)形成；以及 弯曲部(4)，其设置在所述环状薄壁部(3)的内周侧，并借助所述冲压加工的作用而沿板厚方向(Ia)弯曲变形。
7.根据权利要求6所述的电池安全阀，其中，在所述环状薄壁部(3)上设置有在所述环状薄壁部(3)内壁厚最薄的最薄部(30a)和壁厚从所述环状薄壁部(3)的外周侧的板面(10)向所述最薄部(30a)逐渐变薄的多个阶梯部(30b~30d)。
8.一种电池外壳盖体制造方法，用于制造电池外壳的盖体(1)，所述电池外壳的盖体(I)具有:由环状薄壁部(3)构成边缘部的安全阀(2);以及从位于所述环状薄壁部(3)的外周侧的外周侧板面(10)的外缘立起设置成环状的侧壁部(11)， 所述电池外壳盖体制造方法包括: 通过在作为所述盖体(1)的坯料的不锈钢制的金属板(100)上按压环状突部(23)，在所述金属板(100)上形成所述环状薄壁部(3)的模压工序；以及 在所述模压工序之后，对所述金属板(100)实施拉延加工，而在所述金属板(100)上形成所述侧壁部(11)的侧壁形成工序， 在所述模压工序中，通过在所述金属板(100)的正反两面上同时按压相互对置地配置的环状突部(23 )，来形成所述环状薄壁部(3 )。
9.根据权利要求8所述的电池外壳盖体制造方法，其中，在所述侧壁形成工序中，在利用束缚单元束缚了所述环状薄壁部(3)周边的板面的状态下执行所述拉延加工。
10.根据权利要求8或9所述的电池外壳盖体制造方法，其中， 在所述模压工序中，使所述环状薄壁部(3)的壁厚停滞在厚于最终目标壁厚的状态，在所述侧壁形成工序之后，通过在所述环状薄壁部(3)上按压调整用环状突部(26)，使所述环状薄壁部(3)的壁厚减薄至所述最终目标壁厚。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电池外壳盖体制造方法，其中，在所述模压工序中，执行以下的多阶段模压:采用顶端宽度不同的多组环状突部(23)，按照所述顶端宽度从大到小的顺序向所述金属板(100)按压所述环状突部(23)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的电池外壳盖体制造方法，其中，在各阶段的模压中，所述金属板(1)的溃缩率在70%以下。
【文档编号】H01M2/12GK103493249SQ201280017080
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月13日 优先权日:2011年3月31日
【发明者】大冢雅人, 森川茂 申请人:日新制钢株式会社