专利名称：：碱性蓄电池及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种碱性蓄电池及其制造方法，它包括设有兼作一电极端头的开口部的电池外壳和密封所述开口部并兼作另一电极端头的封口体和在电池外壳与封口体组成的电池容器内装有至少由正负极组成的发电单元，尤其涉及从正、负极引出的集流引板与封口体底面焊接而形成的集流构造以及焊接方法。通常的镉镍蓄电池、镍氢化物蓄电池等碱性蓄电池是在正极板和负极板之间介入隔膜，并一起卷成卷状形成发电单元，将发电单元放入金属制成的电池外壳内，将正极的集流引板在封口体底面的一处相焊接，然后在电池外壳开口部处放置绝缘垫圈并装上封口体密封而制成。这种碱性蓄电池可作为电动工具、电动自行车、电动摩托车的电源使用，使用时，电源电池要受到震动，由于震动，集流引板有从封口体脱落的危险。为了防止这种情况，必须提高电池的耐震动性，而且在上述使用中，常常要求大电流放电，因此有必要尽力降低电池的内阻。可是，上述碱性蓄电池，由于集流引板仅在封口体底面的一处焊接，耐震性能不很强，恐怕震动会使集流引板与封口体脱落，而且只有一处焊接，电池内阻也不能低到十分满意的程度。本发明针对上述问题，研制出耐震动性能好、电池内阻低、放电工作电压高的碱性蓄电池。本发明的碱性蓄电池包括设有兼作一电极端头的开口部的电池外壳和密封开口部并兼作另一电极端头的封口体和由电池外壳和封口体组成的电池容器内至少放置由正、负电极形成的发电单元。为解决上述问题，在权利要求1所述的发明中，从正、负极的任一方引出的集流引板在封口体底面至少在两处进行焊接固定。集流引板在封口体底面两处以上的部位焊接集流，与仅在一处焊接集流相比较，增加了焊接处的机械强度，同时集流部位的增加也提高了集流性能。因此，随着耐震动性能的提高，可以防止集流引板与封口体脱落，同时也降低了电池内阻，提高了放电工作电压。这种碱性蓄电池一般将其内部密封作为密封蓄电池使用。当电池内部压力增加时，有向电池外排出气体以降低电池内部压力的结构，并且为了向电池外排出气体在封口体上附加有安全阀功能，因此在封口体底面有必要设置排气孔。为此，在权利要求2所述的发明中，在封口体下面形成排气孔的同时，封口体底面与集流引板围绕排气孔至少在两处相焊接，并且，在集流引板上与封口体下面形成的排气孔相对向的位置设有透孔。围绕排气孔两处以上部位进行焊接时，集流引板处在封口体的排气孔的对面，从而安全阀动作时妨碍了气体从排气孔排出，因此在集流引板上，与封口体下面形成的排气孔相对向的位置设有透孔。这样通过在排气孔相对向位置的集流引板上设置透孔，在安全阀动作时集流引板不再成为干扰，电池内部的气体通过集流引板上的透孔可以从排气孔顺畅地排出到电池外部，安全阀可保证确切地动作。由于封口体与集流引板的接触面积增大，焊接接触面时就需要大电量。为此，在权利要求3所述的发明中，在封口体底面上与集流引板相接触的部位，或在集流引板上与封口体底面相接触的部位的任一方或两方设有凸出部。这样在封口体底面上与集流引板相接触的部位，或在集流引板与封口体底面相接触的部位的任一方或两方设有凸出部，在向凸出部通入电流时，凸出部的电流密度增大，确保封口体与集流引板接触，同时通入小电量就可以形成第二焊接点。在电阻率一定的集流引板上通电时，集流引板上不容易形成赤热的部位，必须通入大电量。为此，在权利要求4所述的发明中，集流引板的与封口体底面相接触的部分采用大的电阻率。集流引板的与封口体底面相接触的部分采用大的电阻率后，集流引板上通入电流时，大电阻率的部分发热量大，因此小电量就可以形成第二焊接点。另一方面，电池外壳开口部封口时，通过将焊接在封口体上的集流引板变形，并装在电池外壳的开口部进行封口，当集流引板与封口体在多处焊接后进行电池封口时，装在开口部的集流引板可变形的部分缩短，必须延长集流引板才能将封口体装在开口部上。因此，在权利要求5所述的发明中，有从正负电极的任一方引出的集流引板与上述封口体底面焊接形成第一焊接部的工序；发电单元放入电池外壳后，使集流引板的未焊接部分的一部分与封口体底面处于接触状态，用封口体对电池外壳的开口部进行密封的工序；在电池外壳与封口体之间通入电流，使集流引板与封口体相接触的部分焊接形成第二焊接部的工序。这样，电池装配时，让集流引板的未焊接部分的一部分与封口体相接触，电池外壳与封口体之间(电池的正、负电极外部端子之间)通入电流使接触部分焊接，这样，电池装配后也可以进行集流引板和封口体的焊接。所以，在电池封口前，不需要对集流引板与封口体在多处焊接。因此，在封口前减少了焊接部位，使集流引板可变形部分增长，即使缩短集流引板也很容易在电池外壳的开口部装上封口体，可以缩短集流距离，降低电池内阻。在权利要求6所述的发明中，第一焊接部是在集流引板尖端部附近与封口体底面焊接。这样，电池外壳开口部封口前要在封口体上焊接的部分可定在集流引板的尖端部附近，则集流引板可变形至尖端部附近，使集流引板可变形部分的长度达到最大，容易将封口体装到电池外壳的开口部上，在缩短集流引板方面特别有效。在权利要求7所述的发明中，在封口体底面设置有段状的向下凸出部，集流引板的未焊接部分与封口体底面是在向下凸出部的周围边缘附近相接触。这样，在封口体底面设有段状的向下凸出部时，集流引板的未焊接部分与封口体底面可在向下凸出部的周围边缘附近相接触，与封口体底面为平板状时相比较，集流引板与封口体更容易接触。在权利要求8所述的发明中，在封口体底面与集流引板相接触的部分，或在集流引板与封口体底面相接触的部分的任一方或两方设有凸出部，在电池外壳和封口体之间通入电流，使流经该凸出部的电流密度增大以形成第二焊接部。这样，通过增大在凸出部流过的电流密度来形成第二焊接部，可以效率比较好地形成焊接点。在权利要求9所述的发明中，增大集流引板与封口体底面相接触的部分的电阻率，通过在电池外壳与封口体之间通入电流，使增大了电阻率的该部分流经的电流密度增大以形成第二焊接部。这样，通过使电阻率增大的部分流过的电流密度增大来形成第二焊接部，可以效率比较好地形成焊接点。图1为表示本发明一实施方案的碱性蓄电池的主要部分的断面图。图2为表示图1的碱性蓄电池封口前的主要部分的断面图。图3为表示图1的碱性蓄电池封口前封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图。图4为表示图1的碱性蓄电池的封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图。图5为表示放电电流与工作电压的关系图。图6为表示第一变形例的镉镍蓄电池的主要部分的断面图。图7为表示第二变形例的镉镍蓄电池的主要部分的断面图。图8为表示第三变形例的镉镍蓄电池封口前封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图。图9为表示第三变形例的镉镍蓄电池的封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图。符号说明1—正极板、2—负极板、3—隔膜、5—电池外壳(负极外部端子)、6—集流引板、6a—凸出部、6b一窄幅部、7—封口体、8—盖体、8a—凸出部、9—正极盖(正极外部端子)、10—阀体、11—排气孔、12—透孔、A—第1焊接部、B、C、D、E—第二焊接部。下面按图说明本发明的一实施方案。图1为表示本发明用于镉镍蓄电池时本实施方案的碱性蓄电池的主要部分的断面图；图2为表示本实施方案的碱性蓄电池在封口前的主要部分的断面图；图3为表示本实施方案的碱性蓄电池在封口前封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图；图4为表示本实施方案的碱性蓄电池中封口体与集流引板处于焊接状态时的平面图。本实施方案的镉镍蓄电池，是在模压金属形成的极板骨架表面上制成烧结多孔镍后，用化学浸渍法在烧结多孔镍内填充以氢氧化镍为主的活性物质制成烧结式镍正极1，同样用化学浸渍法在烧结多孔镍内填充以氢氧化镉为主的活性物质制成烧结式镉负极2。镍正极1和镉负极2，与放入镍正极1与镉负极2之间的隔膜3一起盘旋卷绕。在卷绕形成的发电单元的上部，露出形成镍正极1的极板骨架的模压金属的极耳，而在发电单元的下部，露出形成镉负极2的极板骨架的模压金属的极耳。然后，在发电单元的上部和下部分别露出的正极骨架和负极骨架的极耳分别与有许多开口的板状正极集流体4和负极集流体(图中未示出)焊接在一起。装配这种镉镍蓄电池时，如图2和图3所示，首先将所述的发电单元放入镀镍铁皮制成的有底筒状的电池外壳5内，焊接镉负极2的负极集流体(图中未示出)与电池外壳5的内底面点焊焊接。然后，从焊接镍正极1的正极集流体4中延伸出正极集流引板6，在其尖端附近与封口体7底面进行点焊焊接，正极集流体4和封口体7之间形成第一焊接部A。封口体7由底面成圆形状的向下凸出部的盖体8和正极盖(正极外部端子)9，以及在盖体8与正极盖9之间的弹簧10a和阀板10b组成的阀体10所构成，盖体8的中心有一排气孔11。正极集流引板6在与封口体7的排气孔11相对向的位置上开有透孔12，由于透孔12的存在，即使电池内部气压上升，集流引板6也不会堵塞排气孔11，电池内部的气体通过集流引板6上的透孔12从封口体7上的排气孔11通畅地流向电池外部。这样，在第一焊接部A处正极集流引板6与封口体7焊接后，封口体7经过一绝缘垫圈13装配在电池外壳5的开口部，电池外壳5的开口部边缘通过从内侧挤压将电池密封，从而装配成公称容量为1.7Ah的SC尺寸的镉镍蓄电池。在密封时，正极集流引板6是与封口体7的下面凸出部的周边边缘附近B处于接触状态。所装配的电池正极盖(正极外部端子)9和电池外壳5的底面(负极外部端子)之间按电池的放电方向加24V的电压，1KA的电流持续约15msec的时间进行通电，通过通电处理，如图1和图4所示，正极集流引板6和封口体7接触的部分被焊接，形成第二焊接部B。另一方面，作为对比用的蓄电池，电池装配后，不进行形成第二焊接部所需的通电处理，其他与上述实施方案同样的方法制作了镉镍蓄电池。用本实施方案制作的镉镍蓄电池和对比例的镉镍蓄电池进行了振动试验，振动试验的条件为，振动加速度一定，振动频率以在120秒内从5Hz→55Hz→5Hz连续变化的周期反复进行，在电池的高度方向进行2小时振动，在各种振动加速度下(5G，10G，20G，30G，40G，70G)进行了上述试验，振动试验后测定了电池电压，并通过解体电池调查有无发生正极集流引板6的焊接脱落的情况，其结果如表1所示。其中样品数为各10个，表中表示了10个样品中发生集流引板6焊接脱落的个数。振动试验条件振动加速度G(一定)振动频率5—55Hz周期120秒试验时间2小时表振动加速度5G10G20G30G40G70G本发明电池000000对比例电池000137</table>表1表明，本发明的镉镍蓄电池与对比例的镉镍蓄电池相比较，提高了耐振动性，这是因为正极集流引板6和封口体7之间的焊接部位增加后，提高了焊接强度。然后，测定了本实施方案的镉镍蓄电池与对比例的镉镍蓄电池的放电电流与工作电压之间的关系。其结果如图5所示，测定条件为在环境温度25℃中，以1.7A的电流充电72分钟后，停止充电60分钟，以恒定电流(2A，10A，20A，30A)进行放电，当电池电压达0.8V时停止放电。放电后，测定了各电池的内阻，其结果证实本实施方案的镉镍蓄电池都对比例的镉镍蓄电池的内阻降低了约0.5mΩ。图5表明，本实施方案的镉镍蓄电池因降低了内阻，大电流放电时的工作电压要比对比例的镉镍蓄电池的高，这是由于增加了焊接部位，提高了集流性能。而且，本实施方案的镉镍蓄电池与施加电流的方向无关，对电池按充电方向和放电方向的任何方向施加电流得到了相同的结果。并且，施加电流的大小与电池的尺寸无关，在300A以上得到了同样的效果。但是，施加极端过大电流时，即使是短时间，也可将正极集流引板6熔断，熔断电流的上限值随正极集流引板6的材质及形状的不同而变化。因此，电流值应设定在300A以上，而且正极集流引板6不会被熔断的数值上。还有，对于持续时间，当在0.25msec以上时得到了同样的效果，若长时间持续施加1秒钟，则正极集流引板6将会熔断。综上所述，形成第二焊接部B的重点是必须让封口体7的底面与正极集流引板6确实接触，接触部通电时，增加其电流密度以增大接触部产生的焦耳热，使其处于容易赤热的状态。为此，可以进行以下各种变形。第一变形例图6为表示第一变形例的镉镍蓄电池的主要部分的断面图。图中的符号与图1为同一符号同一名称，在此省略其详细说明。在本第一变形例中，其特征是在封口体7的盖体8的底部下面形成一圆锥状的凸出部8a。用盖体8的底部下面形成有圆锥状的凸出部8a构成的封口体7，与上述实施方案同样的方法装配了第一变形例的镉镍蓄电池。在第一变形例的镉镍蓄电池的正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间，按电池放电方向施加24V电压，1KA电流持续约15msec进行通电，经过通电处理后，如图6所示，正极集流引板6与盖体8的底部下面的凸出部8A相接触的部分已经焊接，形成了第二焊接部C。第二变形例图7为表示第二变形例的镉镍蓄电池的主要部分的断面图。图中的符号与图1为同一符号同一名称，在此省略其详细说明。在本第二变形例中，其特征是在正极集流引板6与封口体7的对面上形成一圆锥状的凸出部6a。用与封口体7相对向的面上形成有圆锥状的凸出部6a的正极集流引板6，与上述实施方案同样的方法装配了第二变形例的镉镍蓄电池。在第二变形例的镉镍蓄电池的正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间，按电池放电方向施加24V电压，1KA电流持续约15msec进行通电，经过通电处理后，如图7所示，正极集流引板6的凸出部6a与封口体7相接触的部分已经焊接，形成了第二溶按部D。对比试验对比试验按上述实施方案制作了10个镉镍蓄电池，按上述各变形例也分别制作了10个镉镍蓄电池，在各个电池的正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间，按电池放电方向施加24V电压，1KV电流，持续时间分别为5.0msec，7.5msec，10.0msec，12.5msec，15.0msec进行通电处理，然后测定其焊接点的形成率。其结果如表2所示。表2表2说明，第一变形例和第二变形例进行通电处理时比上述实施方案进行通电处理时所需较少的电量就能焊接第二焊接部。能用少量的电焊接第二焊接部，是因为在正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间通电时，在第一变形例中电流集中在封口体7的盖体8的底部下面的圆锥状的凸出部8a，或者在第二变形例中电流集中在正极集流引板6的凸出部6a，增大了该处的电流密度，由接触部的接触电阻产生较大的焦耳热，发热并使其焊接。另外在第一变形例和第二变形例中凸出部8a或凸出部6a以圆锥状为例进行了说明，实际上各凸出部的形状可以采用角锥状、圆筒状、圆锥台状等各种形状。而且在上述第一变形例和第二变形例中凸出部8a或凸出部6a仅以设在盖体8或正极集流引板6中的其中一边为例进行了说明，实际上也可以在盖体8和正极集流引板6两边同时设置各凸出部。第三变形例在上述实施方案中所用的正极集流引板6，为均匀厚度，相同幅度的板材，因此其电阻值在所有部位均相同。给正极集流引板6通电时，与封口体7相接触的部分并非容易发热的部位，因此其接触部也不是最好的焊接部位。为此，在第三变形例中，在正极集流引板6上形成一容易发热的部位，使封口体7与正极集流引板6的接触部容易焊接，图8为表示第三变形例的镉镍蓄电池，与图3同样的封口前的封口体和集流引板处于焊接状态时的平面图，图9为表示第三变形例的镉镍蓄电池，与图4同样的封口体和集流引板处于焊接状态时的平面图，由于与图3、图4使用同一符号和同一名称，此处省略其详细说明。在本第3变形例中，其特征是正极集流引板6与封口体7相接触的部分的板宽比其他部分要窄而形成一窄幅部6b，窄幅部6b的电阻率比其他部分的电阻率要大。使用有窄幅部6b的正极集流引板6，按上述实施方案同样的方法装配了第3变形例的镉镍蓄电池，在第三变形例的镉镍蓄电池的正极盖(正极外部端头)9和电池外壳的底面(负极外部端头)之间，按电池放电方向施加24V电压，1KA电流持续约15msec进行通电，经过通电处理后，如图9所示，正极集流引板6的窄幅部6b与封口体相接触的部分已经焊接，形成了第二焊接部E。对比试验用10个按上述实施方案制作的镉镍蓄电池和10个上述第三变形例的镉镍蓄电池进行试验，在各个电池的正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间，按电池放电方向加24V电压，1KV电流，持续时间分别为5.0msec，7.5msec，10.0msec，12.5msec，15.0msec进行通电处理，然后测定其焊接点的形成率，其结果如表3所示。表3正如表3所表明的那样，对第三变形例进行通电处理，比对实施方案进行通电处理，所需的电量要少，就能焊接第二焊接部。能用较少的电量就能焊接第二焊接部，这是因为在正极盖(正极外部端头)9和电池外壳5的底面(负极外部端头)之间通电时，在本第三变形例中电流集中在正极集流引板6的窄幅部6b，增大了电流密度，由于窄幅部6b的接触电阻产生较大的焦耳热，发热使其焊接。另外，上述第三变形例中以设置了窄幅部6b，增大其接触部的电阻率为例进行了说明，除窄幅部6b外也可以在接触部上方设置成切口，或者接触部的板厚比其他部分的板厚做得薄。另外，在上述实施方案以及各变形例中的镉镍蓄电池中，其正极以及负极均使用了烧结式电极，用涂浆式等非烧结式电极作成的电池进行试验也得到了同样的结果。总之，本发明的碱性蓄电池，由于集流引板6与封口体7在两处以上进行焊接，增大了机械强度，提高了耐振性，同时降低了电池的内阻并提高了放电时的工作电压。而且，依照本发明的碱性蓄电池的制作方法，集流引板6与封口体7的焊接可以在电池封口后进行，集流引板6与封口体7在多处部位焊接制作上述电池时，可以将集流引板6的长度缩短。由于集流引板6的缩短，可以降低电池的内阻。权利要求1.一种碱性蓄电池，包括有设有兼作一电极端头的开口部的电池外壳和密封所述开口部并兼作另一电极端头的封口体和在电池外壳与封口体组成的电池容器内装有至少由正负极组成的发电单元，其特征是从所述正负极的任一方引出的集流引板与所述封口体底面至少有两处焊接部进行焊接固定。2.根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是在所述封口体底面形成排气孔，所述封口体底面与集流引板围绕所述排气孔至少在2处焊接，在所述集流引板上与封口体下面设置的排气孔对向的部位设有透孔。3.根据权利要求1或2所述的碱性蓄电池，其特征是在所述封口体底面上与所述集流引板相接触的部位，或在所述集流引板上与所述封口体底面相接触的部位的任一方或两方设有凸出部。4.根据权利要求1-3中任何一项所述的碱性蓄电池，其特征是所述集流引板的与所述封口体底面相接触的部分采用大的电阻率。5.一种碱性蓄电池的制造方法，其碱性蓄电池包括设有兼作一电极端头的开口部的电池外壳和密封所述开口部并兼作另一电极端头的封口体和在电池外壳与封口体组成的电池容器内装有至少由正负极组成的发电单元，其特征是有从所述正负电极的任一方引出的集流引板与所述封口体底面焊接形成第一焊接部的工序和所述发电单元放入所述电池外壳后，使所述集流引板的未焊接部分的一部分与所述封口体底面处于接触状态，用所述封口体对所述电池外壳的开口部进行密封的工序和在所述电池外壳与所述封口体之间通入电流，使所述集流引板与封口体相接触的的部分焊接形成第二焊接部的工序。6.根据权利要求5所述的碱性蓄电池的制造方法，其特征是所述第一焊接部是在所述集流引板尖端部附近与所述封口体底面焊接。7.根据权利要求5或6所述的碱性蓄电池的制造方法，其特征是在所述封口体底面设有段状的向下凸出部，所述集流引板的未焊接部分与所述封口体底面是在所述向下凸出部的周围边缘附近相接触。8.根据权利要求5-7中任何一项所述的碱性蓄电池的制造方法，其特征是在所述封口体底面与所述集流引板相接触的部分，或在所述集流引板与所述封口体底面相接触的部分的任一方或两方设有凸出部，在所述电池外壳和所述封口体之间通入电流，使流经该凸出部的电流密度增大以形成所述第二焊接部。9.根据权利要求5-8中任何一项所述的碱性蓄电池的制造方法，其特征是增大所述集流引板与所述封口体底面相接触的部分的电阻率，通过在所述电池外壳与所述封口体之间通入电流，使增大了电阻率的该部分流经的电流密度增大以形成所述的第二焊接部。全文摘要制得一种耐振动性好,电池内阻低,放电工作电压高的碱性蓄电池。将集流引板6与封口体7用两处以上的焊接部进行焊接固定,这样提高了集流部分的机械强度,由于焊接部位的增加而降低了电池内阻,而且,在集流引板6与封口体7焊接以形成第一焊接部A后,用封口体7将电池外壳5的开口部封口,然后,在电池的正负极外部端子上通入电流,使集流引板6的未焊接部与封口体7底面相接触的部分焊接以形成第二焊接部B,这样可减少封口的焊接部位。文档编号H01M10/24GK1170242SQ9711233公开日1998年1月14日申请日期1997年6月19日优先权日1996年7月10日发明者北野进一郎,松井秀树,有泽谦二,尾崎和昭,寺坂雅行,下园和树,中谷谦助申请人:三洋电机株式会社