专利名称：制造焊接结构的方法及制造电池的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造焊接结构的方法，以及一种制造电池的方法。
背景技术：
近年来已经提出了各种类型的电池，它们被用作便携式设备和移动电话的电源， 或者被用作电动车辆和混合动力汽车的电源。一种类型的电池具有电极组件、其中容纳电 极组件的壳体、和封闭壳体的开口的盖部件，并且壳体和盖部件被焊接在一起(如在例如 日本专利申请2002-184365号公报(JP-A-2002-184365)和日本专利申请11-77347号公报 (JP-A-11-77347)中所公开)。日本专利申请2002-184365号公报(JP-A-2002-184365)公开了一种密封密闭型 电池的开口的方法，该密闭型电池具有电极组件、在一端具有底部并在其中容纳电极组件 的电池壳(壳体)、和密封或封闭电池壳的开口的盖板(盖部件)。更具体地，盖板配合在 电池壳的开口端中，且盖板和电池壳相对于彼此安置成使得盖板的上表面与电池壳的开口 端面齐平。在该状态下，电池壳的锥形面与盖板的锥形面彼此相对，以便绕盖板形成具有V 形截面的焊接沟槽。然后，朝焊接沟槽施用激光，以通过激光焊接使电池壳和盖板结合。结 果，电池壳和盖板经焊接沟槽中形成的焊接部彼此接合，并且电池壳的开口用盖板密封或 紧密地封闭。根据日本专利申请11-77347号公报(JP_A_11-77347)中公开的激光焊接方法，将 一块铝薄板(提供壳体)和另一块铝薄板(提供盖部件)安置成使得上述一块铝薄板的外 表面与所述另一块铝薄板的端面齐平，并将激光施用于这些铝薄板的接合部，以使这些板 被焊接在一起。更具体地，用激光照射所述铝薄板的接合部以焊接所述薄板，使得薄板(盖 部件)的邻近所述端面的部分的厚度t和熔融部的直径d满足0 < t < d/2的关系。这样， 可防止在熔融部凝固和收缩时形成裂缝。但是，在某些情况下，通过如在JP-A-2002-184365和JP-A_11_77347中公开的方 法可能无法将壳体(第一部件)和盖部件(第二部件)牢固地焊接在一起。因此，所得到的 电池(焊接结构)可能不足以抵抗压力，也就是不能获得充分高的耐压性。更具体地，如果 例如在焊接期间产生大量的焊渣，并且形成盖部件和壳体的金属的一部分飞散或碎落，则 焊道(焊缝)厚度会减小与飞散金属的厚度对应的量，且焊接部从外表面凹陷。另外，如果 在焊接之前在第一部件和第二部件之间形成间隙，则焊道厚度会减小充填该间隙的熔融金 属的量，且焊接部从外表面凹陷。在这些情况下，无法提供壳体(第一部件)和盖部件(第 二部件)充分牢固地焊接在一起的电池(焊接结构)。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作出，并且提供了一种能够制造第一部件和第二部件牢固 地焊接在一起的焊接结构的方法，以及一种能够制造壳体和盖部件牢固地焊接在一起的电 池的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造焊接结构的方法，在所述焊接结构中，由 金属制成且具有第一外表面的第一部件与由金属制成且具有第二外表面的第二部件经由 包括源自所述第一部件和所述第二部件的金属的焊接部彼此结合而使得所述第一外表面 与所述第二外表面齐平，所述方法的特征在于包括以下步骤(a)准备在焊接之前包括突 出部的所述第一部件和所述第二部件，当所述第一和第二部件在焊接之前被组装在一起而 使得所述第一外表面与所述第二外表面齐平时，所述突出部包括从所述第一外表面突出的 第一突出部和从所述第二外表面突出的第二突出部中的至少一者，所述突出部形成在所述 第一外表面和所述第二外表面之间；以及(b)在焊接之前将所述第一部件和所述第二部件 组装在一起，使得所述第一外表面与所述第二外表面齐平，并且在所述突出部设置在所述 第一外表面和所述第二外表面之间的状态下用能量束照射所述突出部，以便将所述第一部 件和所述第二部件焊接在一起而使得所述突出部提供所述焊接部的一部分。根据如上所述的制造焊接结构的方法，尚未经受焊接的第一部件和第二部件具有 突出部，当第一和第二部件被组装在一起而使得第一外表面与第二外表面齐平时，所述突 出部由从第一外表面突出的第一突出部和从第二外表面突出的第二突出部中的至少一者 构成。通过这样安置在第一外表面和第二外表面之间的所述突出部，第一部件和第二部件 被焊接在一起。更具体地，在第一和第二部件被组装在一起而使得第一外表面与第二外表 面齐平并且所述突出部设置在第一外表面和第二外表面之间的状态下，用能量束照射所述 突出部，从而利用提供焊接部的一部分的所述突出部将第一部件和第二部件焊接在一起。 根据上述方法，与将不具有突出部的第一和第二部件焊接在一起的传统方法相比，能使焊 道的厚度大形成所述突出部的金属的量。因此，第一部件和第二部件能牢固地焊接和结合 在一起。例如，如果在焊接期间产生大量的焊渣，并且形成盖部件和壳体的金属的一部分 飞散或碎落，则焊道厚度会减小与飞散金属的厚度对应的量，且焊接部从外表面凹陷。根据 如上所述的制造焊接结构的方法，所述突出部能补偿作为焊渣飞散的金属的量(即，形成 所述突出部的金属的一部分作为焊渣飞散)，且因此，焊道厚度能比通过传统方法获得的焊 道厚度更大。因此，焊接强度得以增强。另外，如果在焊接时在第一部件和第二部件之间形成间隙，则焊道厚度会减小充 填该间隙的熔融金属的量，且焊接部从外表面凹陷。根据如上所述的制造焊接结构的方法， 形成所述突出部的金属能补偿充填间隙所减少的金属的量，且因此，焊道厚度能比通过传 统方法获得的焊道厚度更大。因此，焊接强度得以增强。这样，根据如上所述的制造方法， 能制造出第一部件和第二部件牢固地焊接在一起的焊接结构。在如上所述的制造焊接结构的方法中，所述突出部优选地包括所述第一突出部和 所述第二突出部。在刚如上所述的制造焊接结构的方法中，具有从第一外表面突出的第一突出部的 第一部件和具有从第二外表面突出的第二突出部的第二部件被用作焊接前的第一和第二 部件，且这些第一和第二部件被焊接在一起。更具体地，第一部件和第二部件被组装在一起 以使得第一外表面与第二外表面齐平，并且由第一突出部和第二突出部构成的所述突出部 设置在第一外表面和第二外表面之间。在该状态下，用能量束照射所述突出部，并且第一 部件和第二部件被焊接在一起而使得所述突出部提供焊接部的一部分。这样，焊道在第一部件和第二部件上被良好平衡的同时被形成，从而第一部件和第二部件能牢固地焊接在一 起。另外，所述突出部可仅由第一突出部构成。此外，所述突出部也可仅由第二突出部 构成。同样，在如上所述的制造焊接结构的方法中，形成所述突出部的金属补偿在焊接 期间充填间隙所减少的金属的量。因此，可防止焊道厚度减小，且焊道厚度比通过传统方法 获得的焊道厚度更大，从而第一部件和第二部件能牢固地彼此焊接。根据本发明的另一方面，提供了一种根据如上所述的制造焊接结构的方法来制造 电池的方法，其中(a)所述第一部件是壳体，所述壳体具有位于其一端的底部和位于其另 一端的开口，所述壳体具有内部空间，所述内部空间容纳具有正极板、负极板和隔板的电极 组件；(b)所述第二部件是封闭所述壳体的所述开口的盖部件，所述盖部件具有所述第二 外表面，在所述盖部件的周缘部置于所述壳体的开口端面上且所述壳体的所述开口被所述 盖部件封闭时，所述第二外表面与所述壳体的所述第一外表面齐平；(c)所述焊接结构是 电池，在所述电池中，所述电极组件容纳在所述壳体中，且所述壳体的所述开口被所述盖部 件封闭；(d)尚未经受焊接的所述壳体和所述盖部件包括所述突出部，在所述壳体的所述 开口被所述盖部件封闭时，所述突出部包括所述第一突出部和所述第二突出部中的至少一 者；以及(e)在所述电极组件容纳在所述壳体中且所述壳体的所述开口被所述盖部件封闭 的状态下，将所述壳体和所述盖部件焊接在一起。根据如上所述的制造电池的方法，壳体和盖部件具有突出部，当壳体的开口被盖 部件封闭时，所述突出部由从壳体的第一外表面突出的第一突出部和从盖部件的第二外表 面突出的第二突出部中的至少一者构成。通过安置在第一外表面和第二外表面之间的所述 突出部，壳体和盖部件被焊接在一起。更具体地，在电极组件容纳在壳体内部中且壳体的开 口被盖部件封闭的状态下，用能量束照射所述突出部，并将壳体和盖部件焊接在一起而使 得所述突出部提供焊接部的一部分。这样，上述方法能制造出壳体和盖部件牢固地焊接在 一起的电池。因此，可防止电池(壳)由于电池中压力的升高而破裂或受损。就此而言，优选地，所述突出部的沿与所述壳体的所述开口端面延伸的方向垂直 的方向截取的截面是矩形截面。还优选地，所述突出部的沿与所述壳体的所述开口端面延 伸的方向垂直的方向截取的截面是三角形截面。在如上所述的制造电池的方法中，所述第一突出部可以是沿所述壳体的所述开口 端面延伸的环绕的第一突出部，而所述第二突出部可以是在所述壳体的所述开口被所述盖 部件封闭时沿所述壳体的所述开口端面延伸的环绕的第二突出部。在焊接前的壳体中，所 述突出部的由下式(1)给出的突出量比率X满足0.05<x<0.5的关系，X= (S1+S2)/(BXC). . . (1)其中B是尚未经受焊接的所述壳体的开口端部的一部分的厚度，所述开口端部限 定所述开口，该部分不包括所述第一突出部，Si是所述第一突出部的沿与所述开口端面延 伸的方向垂直的方向截取的第一截面的截面积，C是尚未经受焊接的所述盖部件的所述周 缘部的一部分的厚度，所述周缘部在所述壳体的所述开口被所述盖部件封闭时置于所述壳 体的所述开口端面上，该部分不包括所述第二突出部，而S2是所述第二突出部的沿与所述 开口端面延伸的方向垂直的方向截取的第二截面的截面积。
如果壳体的第一突出部和盖部件的第二突出部过小，则焊道可能不具有足够大的 厚度，并且壳体和盖部件可能无法充分牢固地焊接在一起。相反，如果第一突出部和第二突 出部过大，则可能难以适当地熔融壳体的开口端部和盖部件的周缘部，并且焊接强度可能 降低。根据如上所述的制造方法，壳体和盖部件的突出部的突出量比率X = (S1+S2)/ (BXC)满足0.05 < XS 0.5的关系。通过如此被控制的突出量，壳体和盖部件被彼此焊 接。这样，与传统方法相比，壳体和盖部件之间的接合处的焊接强度被确实地增强。
在下面参照附图对本发明示例性实施例的详细说明中将描述本发明的特征、优点 和技术及工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的部件，并且其中图1是根据本发明第一至第四实施例的电池的透视图；图2是根据本发明第一至第四实施例的形成在壳体和盖部件之间的焊接部的放 大剖视图，该视图对应于沿图1中箭头A-A的方向看去的截面的一部分的放大视图；图3是第一实施例的壳体的俯视图；图4是第一实施例的壳体的剖视图，该视图对应于沿图3中箭头B-B的方向看去 的剖视图；图5是第一实施例的盖部件的侧视图；图6是第一实施例的盖部件的俯视图；图7是在壳体和盖部件被焊接在一起之前第一实施例的电池的透视图；图8是根据第一实施例的壳体的第一突出部和盖部件的第二突出部的放大剖视 图，该视图对应于沿图7中箭头C-C的方向看去的截面的一部分的放大视图；图9是用于说明根据第一实施例的焊接步骤的说明图；图10是示出对本发明的一些示例和比较示例所进行的耐压试验的结果的表格；图11是用于说明根据本发明第二实施例的焊接步骤的说明图；图12是用于说明根据本发明第三实施例的焊接步骤的说明图；图13是用于说明根据本发明第四实施例的焊接步骤的说明图；图14是根据本发明第五实施例的电池400的透视图；图15是根据本发明第五实施例的形成在壳体和盖部件之间的焊接部的放大剖视 图，该视图对应于沿图14中箭头D-D的方向看去的截面的一部分的放大视图；图16是在壳体和盖部件被焊接在一起之前第五实施例的电池的透视图；以及图17是根据第五实施例的壳体的第一突出部和盖部件的第二突出部的放大剖视 图，该视图对应于沿图16中箭头E-E的方向看去的截面的一部分的放大视图。
具体实施例方式
下面将参照附图更详细地说明本发明的示例性实施例。 参照图1至图17描述本发明的第一至第五实施例。如图1所示，第一实施例的电 池1是类似长方体状的盒式密闭型锂离子二次电池。电池1具有电极组件10、容纳电极组 件10的电池壳20、正极端子91和负极端子92。电池1例如被用作用于驱动电动车辆或混合动力汽车的电源。电极组件10是通过将板片状的正极板11、负极板12和隔板13卷绕在一起所形成 的扁平的卷绕结构。电极组件10包括其中只有正极板11的一部分被收叠成卷的正极卷绕 部，和其中只有负极板12的一部分被收叠成卷的负极卷绕部。正极卷绕部与正极端子91 电连接，而负极卷绕部与负极端子92电连接。电池壳20具有由铝制成的壳体30和由铝制成的盖部件40，所述壳体和盖部件通 过焊接被组装成一体单元。更具体地，如图2所示，壳体30和盖部件40经由用源自壳体30 和盖部件40的金属(铝)制成的焊接部52彼此结合而使得壳体30的第一外表面31 (对 应于各个侧面)与壳体40的第二外表面41 (对应于外周的各个端面)齐平。在第一实施例中，特别地，如图2所示，焊接部52从壳体30的第一外表面31和盖 部件40的第二外表面41突出。这样，焊道的厚度Y比壳体30的包括第一外表面31的侧 壁34的厚度更大。因此，壳体30和盖部件40被牢固地焊接在一起。接下来将说明根据本发明第一实施例的制造电池的方法。首先，准备由铝制成的 壳体30和由铝制成的盖部件40。如图3和图4所示，尚未经受焊接的壳体30(将被称为 “焊接前的壳体30”)具有大致矩形的、在其一端具有底部的类似于盒子的形状，并限定有允 许电极组件10容纳在壳体30中的开口 30S。此外，壳体30具有框架状的第一突出部35， 该第一突出部具有大致矩形的轮廓，从壳体30的第一外表面31 (对应于各个侧面)突出并 沿开口端面32延伸。壳体30可例如通过对铝板进行深拉成型来制造。如图5和图6所示，尚未经受焊接的盖部件40 (将被称为“焊接前的盖部件40”) 呈大致矩形的板的形式，并且具有供正极端子91插入穿过的正极端子插入孔46H和供负极 端子92插入穿过的负极端子插入孔47H。此外，盖部件40具有框架状的第二突出部45，该 第二突出部具有大致矩形的轮廓，从盖部件40的第二外表面41 (对应于外周的各个端面) 突出并在盖部件40的整个外周上延伸。盖部件40可例如通过对铝板进行冲压成型来制造。 在第一实施例中，壳体30对应于第一部件，而盖部件40对应于第二部件。在接下来的步骤中，将正极端子91焊接到电极组件10的正极板11的正极卷绕部 上，并将负极端子92焊接到负极板12的负极卷绕部上。然后，将正极端子91插入穿过盖 部件40的正极端子插入孔46H，并将负极端子92插入穿过负极端子插入孔47H。之后，安 装正极密封部件93以在正极端子91和正极端子插入孔46H之间提供气密密封，并安装负 极密封部件94以在负极端子92和负极端子插入孔47H之间提供气密密封。在接下来的步骤中，如图7所示，将电极组件10安置在壳体30内部，并用盖部件 40封闭壳体30的开口 30S。更具体地，如图8和图9所示，将盖部件40的周缘部43放置 或安置在壳体30的开口端面32上，从而壳体30的开口 30S被盖部件40封闭。在该状态 下，壳体30的第一外表面31 (对应于各个侧面)与盖部件40的第二外表面41 (对应于外 周的各个端面)齐平，并且由第一突出部35和第二突出部45构成的突出部25形成在第一 外表面31和第二外表面41之间。在图8所示的焊接前的壳体30中，限定开口 30S的开口端部33由第一突出部35 和厚度为B(mm)的部分36构成，并且第一突出部35的沿与相应开口端面32延伸的方向垂 直的方向截取的第一截面35S的截面积为Sl (mm2)。同样，在壳体30的开口 30S被焊接前 的盖部件40封闭的状态下，被放置或安置在壳体30的开口端面32上的盖部件40的周缘部43由第二突出部45和厚度为C(mm)的部分46构成，并且第二突出部45的沿与相应开 口端面32延伸的方向垂直的方向截取的第二截面45S的截面积为S2(mm2)。在上述情况下，根据第一实施例，突出部25的由下式(1)给出的突出量比率X满 足0. 05彡X彡0. 5的关系。更具体地，在B = 1. 0、S1 = 0. 15,C = 1. 0且S2 = 0. 15的情 况下，X变得等于0. 30。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)在接下来的焊接步骤中，将壳体30和盖部件40焊接在一起。更具体地，如图9所 示，在如上所述壳体30的开口 30S被盖部件40封闭的状态下，借助于激光焊接机80利用 激光束LB照射由第一突出部35和第二突出部45构成的突出部25。利用激光束LB进行的 照射在框架状突出部25的整个外周上进行。这样，如图2所示，壳体30和盖部件40被焊 接在一起而使得突出部25提供焊接部52的一部分。在第一实施例中，焊接部52(焊道)的厚度Y为1.07mm，其大于具有第一外表面 31的侧壁34的厚度(如图8所示，该厚度等于开口端部33的不包括第一突出部35的部 分36的厚度B)。另外，在第一实施例中，具有从第一外表面31突出的第一突出部35的壳 体30被用作焊接前的壳体，而具有从第二外表面41突出的第二突出部45的盖部件40被 用作焊接前的盖部件，并且壳体30和盖部件40被焊接在一起。结果，焊接部52 (焊道)在 壳体30和盖部件40上被良好均衡或平衡的同时被形成，从而壳体30和盖部件40能牢固 地焊接在一起。随后，将特定量的电解液经注射口(未示出)注入到电池壳20中。此后，密封注 射口，从而制成第一实施例的电池1 (见图1)。接下来，对以上述方式制造的电池1进行耐压试验。更具体地，穿过电池壳20侧 壁34形成微小的通孔，并从外部将油经该通孔注入到电池壳20中。这样，电池1的内部压 力逐渐升高，并且在电池壳20破裂时(具体地，在焊接部52中出现裂缝时)测量电池1的 内部压力(耐受压力)。该试验的结果在图10中示出。在图10中，样品10对应于第一实 施例的电池1。另外，如图10所示，准备十七种电池，在每种电池中突出量比率X的值和/或壳体 30和盖部件40之间的间隙D (见图8)都与第一实施例的电池1(样品10)的值不同。以与 对第一实施例的电池1基本相同的方式对这些电池进行耐压试验。这些试验的结果也在图 10中示出。样品1-3是比较示例的电池，其中每种电池都通过将不具有第一突出部的壳体和 不具有第二突出部的盖部件(不具有突出部的壳体和盖部件)焊接在一起而制成。另一方 面，样品4-18是根据本发明制造的电池。也就是说，样品4-18的每种电池都以与在上述第 一实施例中基本相同的方式通过将具有第一突出部35的壳体30和具有第二突出部45的 盖部件40 (具有突出部25的壳体30和盖部件40)焊接在一起而制成。电池中的一些(样品5、8、11、14、17)被制造成使得间隙D等于0. 1mm。也就是说， 当焊接前的壳体30被焊接前的盖部件40封闭时，在壳体30和盖部件40之间形成0. Imm 的间隙。在该状态下，将壳体30和盖部件40激光焊接在一起以提供上述各种电池。相同 的说明也适用于被制造成间隙D等于0. 2mm的电池(样品6、9、12、15、18)。首先，将关于被制造成间隙D等于Omm的电池(样品1、4、7、10、13、16)的试验结果相互比较。在样品1(通过焊接不具有突出部的壳体和盖部件所制成的电池)中，电池能承 受或抵抗的压力(将被称为“耐受压力”)为3.9MPa。在样品4、7、10、13(通过焊接具有突 出部的壳体和盖部件所制成的电池)中，耐受压力分别为4. OMPa,4. IMPa,4. 2MPa、4. OMPa, 全都高于样品1的耐受压力。样品4、7、10、13的电池分别被制造成使得突出量比率X等于
0.05,0. 10,0. 30,0. 50(见图 10)。从上述结果可知，与将不具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的制造方法(传 统方法)相比，通过将具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的(根据本发明的)制造电 池的方法能将壳体和盖部件更牢固地焊接在一起。这是因为，根据该实施例的制造方法，能 使焊接部52的焊道厚度Y比通过传统方法获得的焊道厚度大形成突出部25的金属的量。 实际上，在样品1中焊道厚度Y为0. 97mm，而样品4、7、10、13的焊道厚度Y分别为0. 98mm、
1.02mm、1. 07mm、1. 00mm，它们都比样品1的焊道厚度大。但是，应当指出，样品16的电池表现出与样品1的电池基本相同的耐受压力 (3. 9MPa)。也就是说，样品16的电池与样品1的电池在壳体和盖部件之间的接合处具有基 本相同的焊接强度。这可能是因为，在样品16中突出量比率X的值大到0. 70，也就是突出 部25的体积过大，因此，壳体30的开口端部33和盖部件40的周缘部43不能适当充分地 熔融和焊接在一起。结果，样品16的电池中焊接部52的焊道厚度Y减小到比样品1电池 的焊道厚度小(见图10)。另外，对关于被制造成间隙D等于0. Imm的电池(样品2、5、8、11、14、17)的试验结 果进行比较和分析。在样品2 (电池制造成X = O)中，耐受压力为2.9MPa。另一方面，在样 品5、8、11、14(电池制造成0. 05彡X彡0. 5)中，耐受压力分别为3. OMPa,3. 5MPa、3. 7MPa、 3. 2MPa，全都高于样品2的耐受压力。但是，在样品17 (电池制造成X = 0. 7)中，耐受压力 为2. 8MPa，其低于样品2的电池的耐受压力(2. 9MPa)。另外，对关于被制造成间隙D等于0. 2mm的电池(样品3、6、9、12、15、18)的试验结 果进行比较和分析。在样品3 (电池制造成X = O)中，耐受压力为l.SMPa。另一方面，在样 品6、9、12、15(电池制造成0. 05彡X彡0. 5)中，耐受压力分别为2. OMPa,3. OMPa,3. IMPa,
2.OMPa，全都高于样品3的耐受压力。但是，样品18的电池(电池制造成X = 0. 7)显示 出与样品3的电池基本相同的耐受压力(l.SMPa)。从上述结果可理解，电池优选地制造成 (壳体和盖部件焊接在一起)使得突出量比率X满足0. 05 < X < 0. 5的关系。将说明本发明的第二实施例。如图11所示，第二实施例的电池100仅在电池壳 (壳体和盖部件)方面不同于第一实施例的电池1，在其它方面都与电池1相似。更具体 地，除了利用壳体130和盖部件140作为要焊接在一起的焊接前的壳体和焊接前的盖部件 之外，以与第一实施例基本相同的方式制造第二实施例的电池100。这样，此处将主要说明 制造第二实施例的电池100的方法。首先，准备由铝制成的壳体130和由铝制成的盖部件140。焊接前的壳体130与第 一实施例的壳体30的不同之处在于，壳体130不具有从壳体130的第一外表面131 (对应 于各个侧面)突出的第一突出部(见图11)。另一方面，与第一实施例的盖部件40 —样，焊 接前的盖部件140具有大致矩形的、框架状的第二突出部145，该第二突出部从盖部件140 的第二外表面141 (对应于外周的各个端面)突出(见图11)。在接下来的步骤中，将电极组件10安置在壳体130内部，并且用盖部件140封闭
10壳体130的开口 130S。更具体地，如图11所示，将盖部件140的周缘部143放置或安置在 壳体130的开口端面132上，从而壳体130的开口 130S被盖部件140封闭。在该状态下， 壳体130的第一外表面131 (对应于各个侧面)与盖部件140的第二外表面141 (对应于外 周的各个端面)齐平，并且由第二突出部145构成的突出部125形成在第一外表面131和 第二外表面141之间。同样，在第二实施例中，与在第一实施例中一样，突出部125的由下式(1)给出的 突出量比率X满足0.05<X<0.5的关系。但是，在第二实施例中，在等式(1)中Sl等于 0。例如，在 B = 1.0、S1 = 0、C = 1.0 且 S2 = 0. 20 的情况下，X 等于 0. 20。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)在接下来的焊接步骤中，如图11所示，在如上所述壳体130的开口 130S被盖部件 140封闭的状态下，利用从激光焊接机80发射出的激光束LB照射由第二突出部145构成的 突出部125。利用激光束LB进行的照射在框架状突出部125的整个外周上进行。这样，如 图2所示，壳体130和盖部件140被焊接在一起而使得突出部125提供焊接部152的一部 分。随后，将特定量的电解液经注射口(未示出)注入到电池壳120中。此后，密封注 射口，从而制成第二实施例的电池100 (见图1)。以上述方式制造的第二实施例的电池100的焊接部152的焊道厚度Y比样品1_3 的电池(比较示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，与样品1-3的电池(比较示例)相比， 第二实施例的电池100表现出在壳体和盖部件之间的接合处的更高的焊接强度，和更高的 耐受压力。从这些结果可知，与将不具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的方法(传统 方法)相比，根据第二实施例的制造方法能将壳体和盖部件更牢固地焊接在一起。接下来将说明本发明的第三实施例。如图12所示，第三实施例的电池200仅在电 池壳(壳体和盖部件)方面不同于第一实施例的电池1，在其它方面都与电池1相似。更具 体地，除了利用壳体230和盖部件240作为要焊接在一起的焊接前的壳体和焊接前的盖部 件之外，以与第一实施例基本相同的方式制造第三实施例的电池200。这样，此处将主要说 明制造根据第三实施例的电池200的方法。首先，准备由铝制成的壳体230和由铝制成的盖部件240。与第一实施例的壳体 30 一样，焊接前的壳体230具有大致矩形的、框架状的第一突出部235，该第一突出部从壳 体230的第一外表面231 (对应于各个侧面)突出并在其整个外周上延伸(见图12)。另一 方面，与第一实施例的盖部件40不同，焊接前的盖部件240不具有从盖部件240的第二外 表面241 (对应于各个侧面)突出的第二突出部(见图12)。在接下来的步骤中，将电极组件10安置在壳体230内部，并且用盖部件240封闭 壳体230的开口 230S。更具体地，如图12所示，将盖部件240的周缘部243放置或安置在 壳体230的开口端面232上，从而壳体230的开口 230S被盖部件240封闭。在该状态下， 壳体230的第一外表面231 (对应于各个侧面)与盖部件240的第二外表面241 (对应于外 周的各个端面)齐平，并且由第一突出部235构成的突出部225形成在第一外表面231和 第二外表面241之间。同样，在第三实施例中，与在第一实施例中一样，突出部225的由下式(1)给出的 突出量比率X满足0.05<X<0.5的关系。但是，在第三实施例中，在等式(1)中S2等于0。例如，在 B = 1. 0、S1 = 0. 20、C = 1. 0 且 S2 = 0 的情况下，X 等于 0. 20。X = (S1+S2)/(BXC) (1)在接下来的焊接步骤中，如图12所示，在如上所述壳体230的开口 230S被盖部件 240封闭的状态下，利用从激光焊接机80发射出的激光束LB照射由第一突出部235构成的 突出部225。利用激光束LB进行的照射在框架状突出部225的整个外周上进行。这样，如 图2所示，壳体230和盖部件240被焊接在一起而使得突出部225提供焊接部252的一部 分。随后，将特定量的电解液经注射口(未示出)注入到电池壳220中。此后，密封注 射口，从而制成第三实施例的电池200 (见图1)。以上述方式制造的第三实施例的电池200的焊接部252的焊道厚度Y比样品1_3 的电池(比较示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，与样品1-3的电池(比较示例)相比， 第三实施例的电池200表现出在壳体和盖部件之间的接合处的更高的焊接强度，和更高的 耐受压力。从这些结果可知，与将不具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的方法(传统 方法)相比，根据第三实施例的制造方法能将壳体和盖部件更牢固地焊接在一起。接下来将说明本发明的第四实施例。如图13所示，第四实施例的电池300仅在电 池壳(壳体和盖部件)方面不同于第一实施例的电池1，在其它方面都与电池1相似。更具 体地，除了利用壳体330和盖部件340作为要焊接在一起的焊接前的壳体和焊接前的盖部 件之外，以与第一实施例基本相同的方式制造第四实施例的电池300。这样，此处将主要说 明制造根据第四实施例的电池300的方法。首先，准备由铝制成的壳体330和由铝制成的盖部件340。与第一实施例的壳体 30 一样，焊接前的壳体330具有框架状的第一突出部335，该第一突出部从壳体330的第一 外表面331 (对应于各个侧面)突出并在其整个外周上延伸(见图13)。但是，应当注意，第 一突出部335具有与第一实施例的第一突出部35不同的形状。具体地，第一突出部335的 沿与开口端面332延伸的方向垂直的方向截取的第一截面335S为三角形。与第一实施例的盖部件40 —样，焊接前的盖部件340也具有从盖部件340的第二 外表面341 (对应于外周的各个端面)突出并在其整个外周上延伸的框架状的第二突出部 345 (见图13)。但是，应当注意，第二突出部345具有与第一实施例的第二突出部45不同 的形状。具体地，第二突出部345的沿与开口端面332延伸的方向垂直的方向截取的第二 截面345S为三角形。然后，将电极组件10安置在壳体330内部，并且用盖部件340封闭壳体330的开 口 330S。更具体地，如图13所示，将盖部件340的周缘部343放置或安置在壳体330的开 口端面332上，从而壳体330的开口 330S被盖部件340封闭。在该状态下，壳体330的第一 外表面331 (对应于各个侧面)与盖部件340的第二外表面341 (对应于外周的各个端面) 齐平，并且由第一突出部335和第二突出部345构成的突出部325形成在第一外表面331 和第二外表面341之间。同样，在第四实施例中，与在第一实施例中一样，突出部325的由下式(1)给出的 突出量比率X满足0. 05彡X彡0. 5的关系。例如，在B = 1.0、Sl = 0. 10、C = 1. 0且S2 =0. 10的情况下，X等于0. 20。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)
在接下来的焊接步骤中，如图13所示，在如上所述壳体330的开口 330S被盖部件 340封闭的状态下，利用从激光焊接机80发射出的激光束LB照射由第一突出部335和第二 突出部345构成的突出部325。利用激光束LB进行的照射在框架状突出部325的整个外周 上进行。这样，如图2所示，壳体330和盖部件340被焊接在一起而使得突出部325提供焊 接部352的一部分。随后，将特定量的电解液经注射口(未示出)注入到电池壳320中。此后，密封注 射口，从而制成第四实施例的电池300 (见图1)。以上述方式制造的第四实施例的电池300的焊接部352的焊道厚度Y比样品1_3 的电池(比较示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，与样品1-3的电池(比较示例)相比， 第四实施例的电池300表现出在壳体和盖部件之间的接合处的更高的焊接强度，和更高的 耐受压力。从这些结果可知，与将不具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的方法(传统 方法)相比，根据第四实施例的制造方法能将壳体和盖部件更牢固地焊接在一起。接下来将说明本发明的第五实施例。如图14所示，第五实施例的电池400仅在电 池壳(壳体和盖部件)方面不同于第一实施例的电池1，在其它方面都与电池1相似。更具 体地，除了利用壳体430和盖部件440作为要焊接在一起的焊接前的壳体和焊接前的盖部 件之外，以与第一实施例基本相同的方式制造第五实施例的电池400。这样，此处将主要说 明制造根据第五实施例的电池400的方法。首先，准备由铝制成的壳体430和由铝制成的盖部件440。焊接前的壳体430具有 从壳体430的第一外表面431 (对应于外周的各个上端面)突出并在其整个外周上延伸的 框架状的第一突出部435 (见图17)。焊接前的盖部件440具有从盖部件440的第二外表 面441 (对应于上表面)突出并在其整个外周上延伸的框架状的第二突出部445 (见图17)。 如从图17与图9之间的比较可理解，第五实施例与第一实施例的不同之处在于，壳体的第 一突出部的位置、第一突出部突出的方向、盖部件的第二突出部的位置和第二突出部突出 的方向。在接下来的步骤中，如图16所示，将电极组件10安置在壳体430内部，并且用盖 部件440封闭壳体430的开口 430S。更具体地，如图17所示，将盖部件440的周缘部443 放置或安置在壳体430的开口端面432上，从而壳体430的开口 430S被盖部件440封闭。 在该状态下，壳体430的第一外表面431 (对应于外周的各个上端面)与盖部件440的第二 外表面441 (对应于上表面)齐平，并且由第一突出部435和第二突出部445构成的突出部 425形成在第一外表面431和第二外表面441之间。同样，在第五实施例中，与在第一实施例中一样，突出部425的由下式(1)给出的 突出量比率X满足0. 05彡X彡0. 5的关系。例如，在B = 1. 0、S1 = 0. 10、C = 1. 0且S2 =0. 10的情况下，X等于0. 20。X = (S1+S2) / (B X C) (1)在接下来的焊接步骤中，如图17所示，在如上所述壳体430的开口 430S被盖部件 440封闭的状态下，利用从激光焊接机80发射出的激光束LB照射由第一突出部435和第二 突出部445构成的突出部425。利用激光束LB进行的照射在框架状突出部425的整个外周 上进行。这样，如图15所示，壳体430和盖部件440被焊接在一起而使得突出部425提供 焊接部452的一部分。
随后，将特定量的电解液经注射口(未示出)注入到电池壳420中。此后，密封注 射口，从而制成第五实施例的电池400 (见图14)。以上述方式制造的第五实施例的电池400的焊接部452的焊道厚度Y比样品1_3 的电池(比较示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，与样品1-3的电池(比较示例)相比， 第五实施例的电池400表现出在壳体和盖部件之间的接合处的更高的焊接强度，和更高的 耐受压力。从这些结果可知，与将不具有突出部的壳体和盖部件焊接在一起的方法(传统 方法)相比，根据第五实施例的制造方法能将壳体和盖部件更牢固地焊接在一起。尽管在上文中已参照第一至第五实施例描述了本发明，但应当理解，本发明不限 于上述实施例，而是可根据需要以各种变化或改进加以实施而不会背离本发明的精神和范 围。在第一至第五实施例中，通过激光焊接将第一部件(例如，壳体30)和第二部件 (例如，盖部件40)焊接在一起。但是，将第一部件和第二部件焊接在一起的方法不限于激 光焊接，而是也可选择其它焊接方法如电子束焊接，只要用能量束照射要焊接的对象即可。
权利要求
一种制造焊接结构的方法，在所述焊接结构中，由金属制成且具有第一外表面的第一部件与由金属制成且具有第二外表面的第二部件经由包括源自所述第一部件和所述第二部件的金属的焊接部彼此结合而使得所述第一外表面与所述第二外表面齐平，所述方法的特征在于包括准备在焊接之前包括突出部的所述第一部件和所述第二部件，当所述第一和第二部件在焊接之前被组装在一起而使得所述第一外表面与所述第二外表面齐平时，所述突出部包括从所述第一外表面突出的第一突出部和从所述第二外表面突出的第二突出部中的至少一者，所述突出部形成在所述第一外表面和所述第二外表面之间；以及在焊接之前将所述第一部件和所述第二部件组装在一起，使得所述第一外表面与所述第二外表面齐平，并且在所述突出部设置在所述第一外表面和所述第二外表面之间的状态下用能量束照射所述突出部，以便将所述第一部件和所述第二部件焊接在一起而使得所述突出部提供所述焊接部的一部分。
2.根据权利要求1所述的制造焊接结构的方法，其特征在于，所述突出部包括所述第 一突出部和所述第二突出部。
3.根据权利要求1所述的制造焊接结构的方法，其特征在于，所述突出部由所述第一 突出部构成。
4.根据权利要求1所述的制造焊接结构的方法，其特征在于，所述突出部由所述第二 突出部构成。
5.一种根据由权利要求1至4中任一项所限定的制造焊接结构的方法来制造电池的方 法，其特征在于所述第一部件是壳体，所述壳体具有位于其一端的底部和位于其另一端的开口，所述 壳体具有内部空间，所述内部空间容纳具有正极板、负极板和隔板的电极组件；所述第二部件是封闭所述壳体的所述开口的盖部件，所述盖部件具有所述第二外表 面，在所述盖部件的周缘部置于所述壳体的开口端面上且所述壳体的所述开口被所述盖部 件封闭时，所述第二外表面与所述壳体的所述第一外表面齐平；所述焊接结构是电池，在所述电池中，所述电极组件容纳在所述壳体中，且所述壳体的 所述开口被所述盖部件封闭；尚未经受焊接的所述壳体和所述盖部件包括所述突出部，在所述壳体的所述开口被所 述盖部件封闭时，所述突出部包括所述第一突出部和所述第二突出部中的至少一者；以及在所述电极组件容纳在所述壳体中且所述壳体的所述开口被所述盖部件封闭的状态 下，将所述壳体和所述盖部件焊接在一起。
6.根据权利要求5所述的制造电池的方法，其特征在于，所述突出部的沿与所述壳体 的所述开口端面延伸的方向垂直的方向截取的截面是矩形截面。
7.根据权利要求5所述的制造电池的方法，其特征在于，所述突出部的沿与所述壳体 的所述开口端面延伸的方向垂直的方向截取的截面是三角形截面。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的制造电池的方法，其特征在于所述第一突出部是沿所述壳体的所述开口端面延伸的环绕的第一突出部；所述第二突出部是在所述壳体的所述开口被所述盖部件封闭时沿所述壳体的所述开 口端面延伸的环绕的第二突出部；所述突出部的由下式(1)给出的突出量比率X满足0. 05 < X < 0. 5的关系， X = (S1+S2)/(BXC) (1)其中B是尚未经受焊接的所述壳体的开口端部的一部分的厚度，所述开口端部限定所 述开口，该部分不包括所述第一突出部，而Sl是所述第一突出部的沿与所述开口端面延伸 的方向垂直的方向截取的第一截面的截面积，以及其中C是尚未经受焊接的所述盖部件的所述周缘部的一部分的厚度，所述周缘部在所 述壳体的所述开口被所述盖部件封闭时置于所述壳体的所述开口端面上，该部分不包括所 述第二突出部，而S2是所述第二突出部的沿与所述开口端面延伸的方向垂直的方向截取 的第二截面的截面积。
全文摘要
尚未经受焊接的壳体(第一部件)(30)和盖部件(第二部件)(40)包括突出部(25)，当壳体和盖部件被组装在一起而使得第一外表面(31)与第二外表面(41)齐平时，所述突出部由从第一外表面(31)突出的第一突出部(35)和从第二外表面(41)突出的第二突出部(45)中的至少一者构成。突出部(25)设置在第一外表面(31)和第二外表面(41)之间。在焊接前的壳体(30)和盖部件(40)的第一外表面(31)与第二外表面(41)彼此齐平且突出部(25)设置在第一外表面(31)和第二外表面(41)之间的状态下，用激光束照射突出部(25)，从而将壳体(30)和盖部件(40)焊接在一起而使得突出部(25)提供焊接部(52)的一部分。这样，提供了一种制造焊接结构(1)的方法，用于制造第一部件(30)和第二部件(40)被牢固地焊接在一起的焊接结构。
文档编号B23K26/02GK101896307SQ200880120481
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月9日 优先权日2007年12月12日
发明者伊藤胜巳, 铃木哲 申请人:丰田自动车株式会社