专利名称：方形电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接以铆接结构固定着电极铆钉的封口板以封闭壳体开口部的方形电池。
在壳体开口部焊接封口板以将其封闭的方形电池，示于
图1。图1中的方形电池的封口板的平面图示于图2，封口板的纵断面图示于图3。图1所示的方形电池，在金属制壳体1的开口部焊接金属制的封口板4，将壳体1封闭。在封口板4的中心固定着电极铆钉9。方形电池以壳体1及电极铆钉9作为+-电极。例如，以壳体1作为-电极的方形电池，将封口板4的电极铆钉9作为+电极。相反，以壳体1作为+电极的方形电池，将封口板4的电极铆钉9作为-电极。
封口板4焊接在壳体1上并与其电气连接。固定在封口板4上的电极铆钉9构成与壳体1+-不同的电极。因此，电极铆钉9必须以与封口板4绝缘的状态固定。为使电极铆钉9与封口板4绝缘，图3示出的封口板4，使用绝缘性的衬垫10。衬垫10夹装在电极铆钉9与封口板4之间，使电极铆钉9与封口板4绝缘。电极铆钉9穿过设在封口板4的中心的电极孔4B，下端按铆接结构固定于封口板4。图3示出的封口板4，在电极铆钉9的下端配置封口件薄片5。电极铆钉9插过封口件薄片5的通孔5B，下端按铆接结构与封口件薄片5联结。这种结构的封口板4，在电极铆钉9与封口件薄片5之间夹着衬垫10。在封口件薄片5与封口板4之间还夹装着绝缘板8。
图1示出的方形电池按下述工序制造。
①将电极铆钉9铆接固定在封口板4上。这时，封口件薄片5也一起固定于封口板4。为使电极铆钉9将封口件薄片5固定，将电极铆钉9的下端部插过封口件薄片5的通孔5B进行铆接。在铆接电极铆钉9时，夹装衬垫10及绝缘板8。衬垫10夹在电极铆钉9与封口板4之间，绝缘板8夹在封口件薄片5与封口板4之间。电极铆钉9及封口件薄片5通过衬垫10和绝缘板8以绝缘后的状态固定在封口板4上。
②将电极组2联结在封口板4的封口件薄片5上，并将电极组2插入壳体1。这时，将封口板4压入到壳体1的内侧。
③将封口板4的外周边与壳体1内表面的接缝处用激光焊接等方法焊接。
按以上工序制造的方形电池，在焊接封口板与壳体的接缝时，存在着容易发生细孔隙的缺陷。细孔隙是导致电池漏液或漏气的原因，使产品合格率降低。细孔隙是因封口板与壳体的焊接不良造成的。为了防止细孔隙的发生，本发明者曾按各种各样的条件改变焊接条件。然而，未能有效地阻止细孔隙的发生。
因此，本发明者还详细分析了细孔隙的发生状态。其结果是，促使我们注意到了封口板和壳体使用铝时细孔隙频繁发生的情况。遂使本发明者考虑到细孔隙不是焊接不良造成的，而可能是起因于封口板的强度，因而进一步反复进行了各种实验。并且还详细分析了小孔的发生位置。从其分析结果已查明，细孔隙在靠近电极铆钉处发生的情况较少。
本发明者从以上分析结果业已查明，在以铆接方式联结电极铆钉时引起的封口板变形是最主要的原因。当以铆接结构将电极铆钉固定在封口板上时，封口板从两面受到强力的夹压，因而局部地被挤压变薄。因封口板是金属板，即使是将电极铆钉以铆接结构固定，但因在电极铆钉与封口板之间还夹着衬垫及绝缘板，所以也不能想象封口板外形会发生变形的等情况。金属板制的封口板具有足够的强度，衬垫及绝缘板又起着缓冲作用，所以电极铆钉不直接夹压封口板。但尽管如此，当通过衬垫及绝缘板将电极铆钉以铆接结构固定在金属制封口板上时，封口板的铆接部被压挤变薄，封口板4向外侧扩出，如图2中的平面图的虚线所示，外形局部发生变形。外形的胀大发生在电极铆钉附近。如封口板4局部向外侧胀出，则在压入壳体1的状态下，在壳体41与封口板44之间将产生如图4的斜线部所示的间隙。封口板44以外侧胀出的局部与壳体41的内表面接触。没有胀出的部分与壳体41的内表面离开而产生间隙。但由于将电极铆钉以铆接结构固定，封口板胀出部分极少。
因此，在封口板与壳体之间产生的间隙也非常狭小，这种情况显然难于查明其原因。封口板与外壳之间即使间隙极小，封口板的外周边也不能与壳体内表面靠紧。因此，在这种状态下如用激光焊接等方法进行焊接，将产生出细孔隙。
本发明就是以解决这种缺点为目的而开发的。本发明的重要目的在于提供一种能有效防止在封口板与壳体之间产生细孔隙，从而能以高合格率批量生产的方形电池。
本发明的上述及进一部的目的以及特征，由以下参照附图所作的详细说明将更加清楚。
为达到上述目的，本发明备有下述结构。
方形电池备有金属制外壳、周边焊接在壳体的开口部用以封闭壳体开口部的金属制封口板、在该封口板上夹着绝缘性衬垫且穿过封口板的电极孔在绝缘状态下以铆接结构固定着的电极铆钉、装在壳体内部将+-之任一电极板连接在电极铆钉上的电极组。
本发明的方形电池在封口板的外周部分还设有加强凸缘。加强凸缘形成的厚度比将电极铆钉以铆接结构固定的铆接部要厚。加强凸缘的外周边与壳体的内表面靠紧，用激光焊接等方法以不发生细孔隙的状态焊接于壳体的内表面。
外周有加强凸缘的封口板，例如可简单地用轧制金属板的方法制造。这种制造方法，是将金属板的局部通过轧制压薄作为固定电极铆钉的铆接部。然后，使铆接部置于中央位置，切割金属板作为封口板。用这种方法制成的封口板在外周部形成有比铆接部厚的加强凸缘。加强凸缘的厚度为轧制前的金属板厚度，铆接部为经轧制后被压薄的厚度。
本发明的方形电池在封口板的外周采用厚的加强凸缘。加强凸缘使封口板的外周增强，可防止在将电极铆钉固定于封口板的铆接部时产生的变形。具有加强凸缘的封口板，在将电极铆钉在铆接部铆接固定时可防止封口板的外周胀大变形。即使由于以铆接结构联结电极铆钉而使封口板的铆接部被压薄，但因封口板外周被增强，所以外形不会向胀大方向变形。外形不变形的形状规整的封口板，其外周能够无间隙地与壳体的内表面靠紧。与壳体靠紧的封口板，当焊接其与壳体的接缝处时，不发生细孔隙。其原因是相互靠紧的封口板与壳体可在熔融后无间隙地焊接。
本发明的方形电池的优点是，以极其简单的结构将封口板与壳体之间产生的细孔隙减少到最低限度，并能以高合格率进行高效率的批量生产。这是由于本发明的方形电池在封口板外周设有加强凸缘，该加强凸缘使封口板的外周得到增强因而能防止外形变形。封口板由于以铆接结构联结电极铆钉，所以在铆接电极铆钉时，在局部作用有过大的夹紧力，该夹紧力挤压封口板，使其外形胀大。本发明的方形电池在以铆接结构联结电极铆钉时，以加强凸缘防止封口板外形的胀大。因此，在夹紧电极铆钉时，封口板的外形不会变形。外形不变形的封口板可无间隙地压入壳体的开口部。无间隙的封口板与壳体的内表面，可用激光焊接等方法在不产生细孔隙的状态下进行焊接。
图1是现有的方形电池的断面图。
图2是图1所示方形电池的封口板的平面图。
图3是图1所示方形电池的封口板的局部横断面图。
图4表示封口板与壳体接触部分的放大平面图。
图5是本发明实施例的方形电池的断面图。
图6是图5所示方形电池的封口板的横断面图。
图7是图5所示方形电池的封口板的纵断面图。
图8是图5所示方形电池的封口板的底面图。
图9是图5所示方形电池的封口板的平面图。
图10是图5所示方形电池的封口板电极孔附近的放大断面图。
图11是从下方观看图5所示方形电池的封口板的斜视图。
图12是本发明另一实施例的方形电池的断面图。
〔符号说明〕1…壳体2…电极组3…电极连接片4…封口板4A…加强凸缘4B…电极孔4C…铆接部5…封口件薄片5A…焊接片5B…通孔6…联结接头7…间隔块7A…联结用开口8…绝缘板8A…限位凸台9…电极铆钉9A…凸肩10…衬垫11…凸棱图5是方形电池的断面图，图6和图7是图5方形电池的封口板的断面图，图8是封口板的底面图。在这些图中示出的电池备有壳体51、插入该壳体的电极组52、周边焊接在壳体51的开口部用以封闭壳体51开口部的封口板54。在封口板54上固定着电极铆钉59。在电极铆钉59上联结着封口件薄片55，将封口件薄片55焊接联结在从电极组52引出的电极连接片53上。在封口板54与电极铆钉59之间设有衬垫510，在封口板54与封口件薄片55之间设有绝缘板58。在电极组52上配置着与绝缘板58整体成型的间隔块57，用于阻止电极组52的位置错动。
壳体51用铝或铁等金属制成，为底部封闭、上端开口的方形壳体。图5示出的方形电池，例如以壳体51作为+极、以固定在封口板54中心的电极作为-极。但也可将壳体作为-极、封口板的电极作为+极。
如图6的横断面图、图7的纵断面图、图9的平面图所示，在封口板的外周部分设有加强凸缘54A。封口板54在其上表面的中央部设有凹部，将该凹部作为嵌入固定电极铆钉59的铆接部54。加强凸缘54A形成得比铆接部54C厚。在方形电池中使用的铝制封口板，例如铆接部的厚度为0.4mm、加强凸缘的厚度为1mm。凹部即铆接部在细长封口板的长度方向形成长的形状。图中示出的封口板54，在封口板54的外周设有向上突出的加强凸缘54A。这种形状的封口板54，其凹部的铆接部54C可以在加强凸缘54A的内侧。凹部的铆接部54C可在其中嵌接着电极铆钉59的状态下固定。但是，本发明的方形电池也可以将凹部设在封口板的下表面并将其作为铆接部。
封口板54是用铝或铁等金属板冷轧或热轧制造。但是，封口板也可不采用轧制而用铸造方法制造。特别是，铝制封口板也可采用模铸法压入模具制造。轧制制造方法的优点是能简单且低成本地批量制造封口板。轧制制造封口板的方法，是在轧制金属板而设置铆接部后，按规定形状切割铆接部的外周末制造封口板。这种方法的优点是能制造外形正确的封口板。如将金属板按封口板的外形切割后再行轧制以形成铆接部，则轧制时封口板的外形会胀大。
在封口板54的铆接部54C上，在中心部位开有使电极铆钉59能以非接触状态穿过的电极孔54B。在电极孔54B的周边设有如图10的放大断面图所示的凸棱511。凸棱511在铆接部54C的上下两面沿着电极孔54B的周边设置。轧制制造的封口板54可在轧制工序中简单地成形凸棱511。轧制的优点是能将凸棱511的表面成型为无缺损部的光整的形状。但是，用铸造、或模铸法制造的封口板，可在以模具模铸成型时设置凸棱。
封口板54例如用激光焊接等方法焊接固定于壳体51的内表面。焊接在壳体51上的封口板54无间隙地压入到壳体51的开口部内侧。为了在封口板54与壳体51之间不产生间隙，封口板54的外形要切割成与壳体51的开口部的内侧形状相同。
图6和图7示出的封口板54，通过中心的电极铆钉59将封口件薄片55固定在封口板54的下表面。封口件薄片55及电极铆钉59因要求具有导电性，所以是金属制的。电极铆钉59为能以铆接结构强固地固定在封口板54上，例如可用表面镀镍的铁制成。电极铆钉59上部为有椭圆形凸肩59A的圆筒状，下端则以铆接结构与封口件薄片55联结。上端的凸肩59A的外径比设在封口板54上表面的凹部即铆接部54C的内径稍小一些。这是为了将其配置在凹部的铆接部54C上时，使其与封口板54不接触。电极铆钉59的圆筒部穿过衬垫510、封口板54、绝缘板58及封口件薄片55，将下端铆接并与封口件薄片55联结。电极铆钉59及封口件薄片55在夹装衬垫510及绝缘板58后以铆接结构固定于封口板54。为使电极铆钉59不与封口板54短路，封口板54在铆接部54C贯通设置用于使电极铆钉59以无接触状态插入的电极孔54B。
电极铆钉59以绝缘的方式固定在封口板54上。封口件薄片55也以绝缘的方式固定在封口板54上。为使电极铆钉59以铆接结构绝缘地固定在封口板54上，在电极铆钉59与封口板54之间夹装衬垫510。为使封口件薄片55绝缘地固定在封口板54上，在封口件薄片55与封口板54之间夹装着绝缘板58。衬垫510是用具有优良绝缘性能的塑料制作的。
使封口件薄片55绝缘的绝缘板58示于图11。该绝缘板58使用可模制的绝缘材料与间隔块57成型为一个整体。可模制的材料可使用聚乙烯树脂、尼龙树脂、聚丙烯树脂等塑料、或用含二氧化硅或氧化铝等的无机质粉体模压烧结制成。如图11所示，绝缘板58的外周形状要比封口板54的外形稍小一些。该形状的绝缘板58能简单地插入壳体，同时，在将封口板54的外周焊接于壳体时，绝缘板58的外周不会被焊接封口板54的热量加热。因此，可将封口板54焊接在壳体上，而不会使如被加热就会变形的塑料制绝缘板58变形。绝缘板58因被固定在封口板54的规定位置上，所以通过封口板54被固定在壳体的规定位置上。因此，绝缘板58的外周与壳体的内表面之间即使有稍许间隙，固定绝缘板58的位置也不会错动。用无机质粉体烧结制成的绝缘板，可以成型为与封口板大体相同的外形。所以将封口板焊接在壳体上时不会变形。
为了将封口件薄片55固定在规定位置，绝缘板58还整体成型有向下突出的限位凸台58A。限位凸台58A靠近封口件薄片55的四角，配置在其两侧。
如图11所示，绝缘板58还整体成型有间隔块57。间隔块57如图5所示位于电极组52之上，用来防止电极组52向上的错动。因此，间隔块57的长度应成形为与电极组52的上表面接触，或接近电极组52。为了在将电极连接片53联结于封口件薄片55时不造成妨碍，间隔块57设在绝缘板58的两端部分，两个间隔块57之间作为联结用开口57A。如联结用开口57A的宽度加宽，则间隔块57变小。反之，如加大间隔块57，则联结用开口57A的宽度就狭小。联结用开口57A应设计成在将电极片53联结于封口件薄片55时能使联结工具从两侧插入。间隔块57应设计成能够阻止电极组52的向上错动。
如间隔块57过小，则间隔块57将以狭小的面积压在电极组52上，以阻止向上错动。因此，造成间隔块57局部压挤电极组52的状态，将有不适当的力作用在电极组52上。如间隔块57大一些，则间隔块57将以大的面积压在电极组52上，电极组52上不会有不适当的作用力。但如间隔块57加大，则联结用开口57A就变得狭小。而如联结用开口57A过于狭小，用于将电极连接片53联结于封口件薄片55的联结工具就难于插入。因此，间隔块57和联结用开口57A的大小应设计成使间隔块57能适当地阻止电极组52的位置错动、而且能使联结工具易于插入联结用开口57A。图中示出的绝缘板58将其全长的大约一半作为联结用开口57A，其余部分用作间隔块57。
封口件薄片55位于设在绝缘板58两端部分的间隔块57之间，且切割成能卡入限位凸台58A之间固定的平板状。为能使封口件薄片55焊接电极连接片53，如图11所示将其一端向下弯曲作成焊接片55A。在封口件薄片55的中心还开有用于穿过电极铆钉59的通孔。
图5所示的电池，按下述工序制造。
①在封口板54的铆接部上面配置衬垫510，在铆接部的下面层叠配置绝缘板58及封口件薄片55，将电极铆钉59的圆筒部穿过衬垫510、绝缘板58、及封口件薄片55。
②铆接电极铆钉59，将衬垫510及封口件薄片55固定在封口板54上。当铆接电极铆钉59时，封口板54的铆接部54C将受到相当大的力的压挤，但因外周有厚的加强凸缘54A，外周不会变形。电极铆钉59夹着衬垫510，封口件薄片55夹着绝缘板58。衬垫510被夹在电极铆钉59与封口板54之间使电极铆钉59绝缘、绝缘板58被夹在封口件薄片55与封口板54之间使封口件薄片55绝缘，并固定于封口板54。
③将电极组52的电极连接片53焊接在固定于封口板54上的封口件薄片55的焊接片55A上。当将焊接片55A焊接在电极连接片53上时，将联结工具插入间隔块57的联结用开口57A内。联结工具从两侧夹紧焊接片55A及电极连接片53，通过大电流将两者焊接在一起。在将封口件薄片55的焊接片55A与电极连接片53联结时，应使间隔块57的下端面与电极组52的上表面接触。换句话说，应在将间隔块57放在电极组52上的状态下，将封口件薄片55与电极连接片53联结。
④将电极组52插入壳体51。将与电极组52联结后的封口板54压入壳体的开口部。用激光焊接等方法焊接封口板54的外周与壳体51的内表面。
图5示出的电池，是将封口件薄片55与电极连接片53直接联结。这种结构的电池的优点是，部件数最少，能低成本高效率地批量生产，而且，能使耐冲击性达到理想的状态。但是，本发明的电池不一定必须使电极连接片53直接与封口件薄片55联结。本发明的电池，也可如图12所示通过联结接头126将封口件薄片125与电极连接片123联结。除使用联结接头126以外，该电池可按与图5所示电池同样的工序制造。
另外，图中示出的方形电池，是使电极铆钉的下端穿过封口件薄片后以铆接结构固定在封口板上。但也不一定必须使用封口件薄片。不使用封口件薄片的方形电池，用可铆接电极铆钉下端的凸肩将绝缘板夹在封口板上。电极连接片或联结接头不通过封口件薄片与电极铆钉联结。
因本发明可以按若干形式实施而不脱离其基本特征的本旨，所以本实施例是说明性的例证而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的说明限定，因此凡属于符合该权利要求及在其范围之内的所有变更、或与这类符合及范围相当者，均应包括在该权利要求之内。
权利要求
1.一种方形电池，备有将+-之任一电极板与电极铆钉连接的电极组，它包括(1)金属制壳体；(2)金属制封口板，在其外周具有所形成的厚度比以铆接结构固定着电极铆钉的铆接部厚的加强凸缘，将加强凸缘的外周边焊接于壳体，用以将壳体的开口部封闭；(3)电极铆钉，夹装绝缘性衬垫、且穿过封口板的电极孔并在绝缘状态下以铆接结构固定在该封口板上；(4)电极组，装在壳体内部，将+-之任一电极板与电极铆钉连接。
2.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于在封口板的电极孔周边具有凸棱，该凸棱局部地压挤在衬垫的表面上，气密地封闭封口板的电极孔。
3.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于壳体用铝或铝合金制造。
4.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于封口板用铝或铝合金制造。
5.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于在封口板上表面的中央部设有凹部，将该凹部作为嵌入电极铆钉并将其固定的铆接部，在铆接部的周围形成厚的加强凸缘。
6.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于将封口板的外周向上突出作为加强凸缘。
7.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于封口板用轧制制造。
8.根据权利要求4所述的方形电池，其特征在于封口板用模铸法制造。
9.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于封口板用激光焊接方法焊接固定在壳体的内表面。
10.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于电极铆钉夹着衬垫、绝缘板、及封口件薄片固定在封口板上。
11.根据权利要求10所述的方形电池，其特征在于绝缘板用塑料制成，与用于阻止电极组位置错动的间隔块整体成型。
12.根据权利要求10所述的方形电池，其特征在于绝缘板上具有用于确定封口件薄片位置的限位凸台。
全文摘要
本发明的方形电池，将封口板的周边焊接在金属壳体的开口部，用以将壳体开口部封闭。封口板具有夹装绝缘性衬垫并穿过电极孔在绝缘状态下以铆接结构固定着的电极铆钉。在壳体内备有将十一之任一电极板与电极铆钉连接的电极阻。在封口板的外周部分具有所形成的厚度比以铆接结构固定着电极铆钉的铆接部厚的加强凸缘，将加强凸缘的外周边焊接于壳体。
文档编号H01M2/04GK1140905SQ9610787
公开日1997年1月22日 申请日期1996年5月28日 优先权日1995年5月30日
发明者生川训, 雨堤徹, 福田秀树, 山内康弘 申请人:三洋电机株式会社