专利名称：密封型电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种密封型电池及其制造方法，该密封型电池具有包含阳极板和阴极板、并容纳在电池盒中的发电元件。特别是，本发明涉及一种包括作为电池盒的部分的阴极盒部件或者阳极盒部件的密封型电池，以及制造该密封型电池的方法，其中阴极盒部件电连接到阴极板以形成阴极，阳极盒部件电连接到以阳极形成阳极。
背景技术：
迄今为止，已知有多种包括发电元件的密封型电池，该发电元件具有阳极和阴极板并容纳在电池盒中。例如，专利文献1和2中公开了其一些实例。
在专利文献1的电池中，将阴极和阳极分别连接到电流集电板上。每个电流集电板具有安装在穿过电池盒侧壁的连接孔中的连接突起。相互焊接相邻单元的连接突起端部以串联连接所述单元(参见图2和7和专利文献1中的相关解释)。
在专利文献2的电池中，将阴极和阳极分别连接到电流集电板上。连接孔穿过电池盒侧壁。将配件插入连接孔中。通过该配件相互焊接相邻单元的电流集电板，同时串联连接所述单元(参见图2和8和专利文献1中的相关解释)。
专利文献1日本未审查专利公开No.2001-93503。
专利文献2日本未审查专利公开No.2001-93508。
发明内容
本发明将解决的问题然而，在专利文献1的电池中，相互焊接安装在电池盒连接孔中的电流集电板连接突起的端部，必须提供空间用于在焊接中使用焊接夹具。因此，必须在电池盒上部形成连接孔，以避免干扰容纳在电池盒中的发电元件。这会不可避免地造成从阳极和阴极到焊接部分的导电路径长度增加，同时增加电阻。
在专利文献2的电池中，将电流集电板焊接到插入电池盒连接孔中的配件，必须提供空间用于在焊接中使用焊接夹具。在该情况下，类似，必须在电池盒上部形成连接孔以避免干扰容纳在电池盒中的发电元件。因此，这会不可避免地造成从阳极和阴极到焊接部分的导电路径长度增加，同时增加电阻。
如上所述，常规密封型电池可能具有从发电元件到电池外端子的长导电路径，并因此具有大电阻。另外，考虑到待容纳的发电元件尺寸，电池盒尺寸必须很大。这造成对电池施加输出功率限制的问题。
解决所述问题的方法本发明用于解决上述问题，并且目的在于提供一种密封型电池及其制造方法，该电池具有在发电元件和电池外部端子之间的小电阻，并提供容纳发电元件的大空间。
为实现上述目的，密封型电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替地层叠以在其间插入隔板，每个所述阴极板包括阴极引线部分，所述阴极引线部分没有阴极活性材料层、并在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其中所述电池盒包括构成所述电池盒的部分的阴极盒部件和容纳所述发电元件并由所述阴极盒部件密封的主盒部件，阴极盒部件由导电材料制成以用作负集电板，在所述负集电板上连接有所述阴极引线部分，所述阴极盒部件包括其上连接有所述阴极引线部分的平坦的板部分，以及从所述板部分的周缘延伸并与所述板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封。
根据本发明，盒部件(阴极盒部件)用作负集电板，这样阴极板的阴极引线部分直接连到盒部件上。因此，本发明不需要在常规密封电池中所提供的负集电板，从而可提供容纳发电元件的大空间。没有负集电板使得可能缩短发电元件和阴极盒部件之间的导电路径，同时使其电阻减小。因此，可增加密封型电池的输出功率。因为没有负集电板，还可以以低成本制造密封型电池。
同时，在电池盒包括容纳发电元件的主盒部件以及密封主盒部件的阴极盒部件的情况下，可以按简单的平板形状形成阴极盒部件。然而，如果阴极板的阴极引线部分连接到这样的平坦阴极盒部件以允许阴极盒部件用作负集电板，那么在连接过程中产生的热应力会造成阴极盒部件变形为波状或其它形状。因此阴极盒部件有可能不能密封主盒部件的开口端。
在本发明另一方面中，电池盒包括容纳发电元件的主盒部件和密封主盒部件的阴极盒部件。阴极盒部件具有阴极引线部分连接到其上的平板部分，此外侧壁从该板部分周缘延伸并与其垂直。因此，阴极盒部件强度提高因而抗形变。当阴极板的阴极引线部分连到阴极盒部件上时，这可能防止或限制阴极盒部件的板部分和侧壁形变。因此，可使得该阴极盒部件的侧壁确定地与主盒部件开口端邻接，从而将其密封。
可选的是，可将解决上述问题的装置配置成一种密封型电池，该电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替地层叠以在其间插入隔板，每个所述阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层并且在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其中所述电池盒包括构成所述电池盒的部分的阳极盒部件和容纳所述发电元件并由所述阳极盒部件密封的主盒部件，阳极盒部件由导电材料制成以用作正集电板，所述正集电板上连接有所述阳极引线部分，所述阳极盒部件包括平坦的板部分，其上连接有所述阳极引线部分，以及从所述板部分的周缘延伸与该板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封。
具有极性与上面发明相反的元件的密封型电池也可提供相似操作并起到与上述发明同样的效果。
这里，“发电元件”对设计及其它没有特别限制，但是必须包括具有多个阳极板和多个阴极板，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板通过插入其间的隔板交替层叠，以及包括每个阴极(或阳极)板的阴极(或阳极)引线部分，其没有阴极(或阳极)活性材料层并在预定方向延伸。关于另一个电极板即阳极(或阴极)板，通常，没有阳极(或阴极)活性材料层的每个阳极(或阴极)引线部分在与阴极(或阳极)引线部分相反的方向上延伸。
“电池盒”对设计、材料及其它没有特别限制，但必须满足上述要求。其形状可以是矩形或圆柱形。
另外，阴极(或阳极)盒部件必须如上所述由导电材料制成，但是除了该部件的电池盒可以或者由导电材料制成或者由绝缘材料制成。如果电池盒优选使用金属，可以考虑电解质电阻(耐碱性)、强度、电稳定、及其它而选取一种合适金属。例如，可利用的金属可包括铝、铝合金、镀镍碳钢、含大量镍的奥氏体不锈钢。如果电池盒优选使用树脂，可以考虑电解质电阻(耐碱性)、强度、及其它而选取一种合适树脂。例如，可利用的树脂可包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚亚苯基醚、聚亚苯基醚和聚苯乙烯的共聚物、ABS树脂、丙烯睛-苯乙烯树脂、聚酰胺、氯乙烯树脂、亚乙烯基二氯树脂、甲基丙烯酸树脂、及其共混聚合物或者聚合物合金。
另外，在上述密封型电池中，通过激光或电子束相互连接主盒部件的开口端与阴极盒部件的侧壁，以及主盒部件和阴极盒部件之间的连接部分位于在垂直于板部分的方向上覆盖所述阴极板的阴极引线部分的区域中。
当通过激光或电子束焊接主盒部件和阴极盒部件时，以及如果阴极活性材料层处在待连接的部分附近，在该连接的部分(接合部分)附近产生的热会造成阴极活性材料层退化。
在本发明中，另一方面通过激光或电子束连接主盒部件和阴极盒部件。连接部分位于在垂直于板部分的方向上覆盖所述阴极板的阴极引线部分的区域中。因此，即使在通过激光或电子束连接主盒部件和阴极盒部件的地方，焊接过程期间产生的热会到达没有阴极活性材料层的阴极引线部分，但没有多少热量会到达阴极活性材料层。因此可能防止或限制激光熔化及其它过程中阴极活性材料层的退化。
可选的是，在上述密封型电池中，通过激光或电子束相互连接主盒部件的开口端与阳极盒部件的侧壁，以及主盒部件和阳极盒部件之间的连接部分位于在垂直于板部分的方向上覆盖所述阳极板的阳极引线部分的区域中。
具有极性与上面发明相反的元件的密封型电池也可提供相似操作并与上面发明同样地有效。
此外，在前述任一种密封型电池中，阴极盒部件的每个侧壁包括在每个侧壁端部突出并且插入主盒部件开口端的屏蔽突起。
根据本发明，阴极盒部件的侧壁包括在侧壁端部突出并且插入主盒部件开口端的屏蔽突起。因此，在制造该密封型电池期间，当阴极盒部件侧壁与主盒部件开口端邻接时，将屏蔽突起插入主盒部件的开口端。因此，屏蔽突起可用于即使当激光或电子束从外部辐射盒时，防止激光或电子束照射进盒内部。因此，在连接盒期间，可能防止激光或电子束辐射盒中的电池元件，从而防止损坏电池元件，例如阴极活性材料层的退化。
可选的是，在任一种上述密封型电池中，阳极盒部件的每个侧壁包括在每个侧壁端部突出并且插入主盒部件开口端的屏蔽突起。
具有极性与上面发明相反的元件的密封型电池也可提供相似操作并与上面发明相同地有效。
另外，在任一种密封型电池中，发电元件的每个阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层，并在与所述阴极引线部分相反的方向上延伸，密封型电池还包括正集电板，其由导电材料制成，并且其上连接有所述阳极引线部分；和外部阳极端子，其电连接到所述正集电板，并且被固定在所述电池盒中，从而使所述外部阳极端子的部分暴露在所述盒的外部，所述正集电板和外部阳极端子中的至少一个包括弹性部件，其可弹性形变，以允许连接到所述阴极盒部件和正集电板的电池元件的尺寸可以在所述阳极引线部分和阴极引线部分的延伸方向上变化。
因为上述发明不包括负集电板，因此发电元件的阴极引线部分直接连到盒部件(阴极盒部件)上，从而连到阴极盒部件和正集电板的电池元件的尺寸可能变化。这样的尺寸变化可造成正集电板和外部阳极端子之间未对准，这一点使得难于连接正集电板和外部阳极端子。
本发明中，另一方面，至少正集电板和外部阳极端子中的至少一个具备可弹性形变以允许上述尺寸变化的弹性部分。这样，弹性部分的弹性形变允许即使已经造成的尺寸变化。因此，即使在正集电板和外部阳极端子不对准的地方，也可能稳定的连接正集电板和外部阳极端子。因此可以增强密封型电池的可靠性。
可选的是，在任一种前述密封型电池中，所述发电元件的每个阴极板包括阴极引线部分，所述阴极引线部分没有阴极活性材料层，并在与所述阳极引线部分相反的方向上延伸，所述密封型电池还包括负集电板，其由导电材料制成，并且其上连接有所述阴极引线部分；和外部阴极端子，其电连接到所述负集电板，并且被固定在所述电池盒中，从而使所述外部阴极端子的部分暴露在所述盒的外部，所述负集电板和外部阴极端子中的至少一个包括弹性部件，其可弹性形变，以允许连接到所述阳极盒部件和负集电板的电池元件的尺寸可以在所述阳极引线部分和阴极引线部分的延伸方向上变化。
具有极性与上面发明相反的元件的密封型电池也可提供相似操作并与上面发明相同地有效。
另一种解决方法是制造密封型电池的方法，该电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替层叠以在其间插入隔板，每个所述阴极板包括阴极引线部分，其没有阴极活性材料层并且在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其包括容纳所述发电元件的主盒部件和阴极盒部件，所述阴极盒部件被置为密封所述主盒部件、并由导电材料制成以用作负集电板，所述负集电板上连接有阴极引线部分，以及所述阴极盒部件包括其上连接所述阴极引线部分的平坦的板部分、和从所述板部分的周缘延伸且与该板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封，其中该方法包括以下步骤将所述发电元件的阴极引线部分连接到所述阴极盒部件的板部分；以及将连接到所述阴极盒部件的发电元件插入所述主盒部件，并将所述阴极盒部件的侧壁连接到所述主盒部件、并使其与所述主盒部件的开口端邻接以密封所述主盒部件。
根据本发明，发电元件的阴极引线部分连到阴极盒部件的板部分。然后，对于连接的发电元件和阴极盒部件，将发电元件插入主盒部件，并且阴极盒部件的侧壁与主盒部件开口端邻接，从而密封主盒部件。
在如此制造的密封型电池中，阴极盒部件用作负集电板。因此，本发明不需要在常规密封电池中所提供的负集电板，从而可提供容纳发电元件的大空间。没有负集电板使得可能缩短发电元件和阴极盒部件之间的导电路径，同时使其电阻减小。因此，可增加密封型电池的输出功率。因为没有负集电板，还可以以低成本制造密封型电池并且可提供廉价密封型电池。
另外，电池盒包括容纳发电元件的主盒部件和密封主盒部件的阴极盒部件。阴极盒部件具有阴极引线部分连接到其上的平板部分，以及从该板部分周缘延伸并与其垂直的侧壁。因此，阴极盒部件强度提高以抗形变。当阴极板的阴极引线部分连到阴极盒部件上时，这可能防止或限制阴极盒部件的板部分和侧壁形变。因此，可使得该阴极盒部件的侧壁确定地与主盒部件开口端邻接，从而将其密封。
可选的是，另一种解决方法是制造密封型电池的方法，该电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替层叠以在其间插入隔板，每个所述阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层并且在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其包括容纳所述发电元件的主盒部件和阳极盒部件，所述阳极盒部件被置为密封所述主盒部件、并由导电材料制成以用作正集电板，所述正集电板上连接有阳极引线部分，以及所述阳极盒部件包括其上连接所述阳极引线部分的平坦的板部分、和从所述板部分的周缘延伸且与该板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封，其中该方法包括以下步骤将所述发电元件的阳极引线部分连接到所述阳极盒部件的板部分；以及将连接到所述阳极盒部件的发电元件插入所述主盒部件，并将所述阳极盒部件的侧壁连接到所述主盒部件、并使其与所述主盒部件的开口端邻接以密封所述主盒部件。
具有极性与上面发明相反的元件的密封型电池也可提供相似操作并与上面发明相同地有效。
图1是从第一侧壁侧观察的第一和第二实施例中密封型电池的平面图；图2是从阴极盒部件(或阳极盒部件)板部分侧观察的第一和第二实施例中密封型电池的平面图；图3是从第三侧壁侧观察的第一和第二实施例中密封型电池的平面图；图4是从顶壁侧观察的第一和第二实施例中密封型电池的平面图；图5是第一和第二实施例中密封型电池的截面图；图6是示出图5中部分A的第一和第二实施例中密封型电池部分放大的截面图；图7是示出图5中部分B的第一和第二实施例中密封型电池部分放大的截面图；图8是从板部分外部观察的组成第一和第二实施例中密封型电池的阴极盒部件(或者阳极盒部件)的平面图；图9是从板部分内部观察的组成第一和第二实施例中密封型电池的阴极盒部件(或者阳极盒部件)的平面图；图10是沿图8中的线C-C所取的构成第一和第二实施例中密封型电池的阴极盒部件(或者阳极盒部件)的截面图；图11是从第一侧壁侧观察的构成第一和第二实施例中密封型电池的主盒部件的平面图；图12是从开口侧观察的构成第一和第二实施例中密封型电池的主盒部件平面图；图13是从第三侧壁侧观察的构成第一和第二实施例中密封型电池的主盒部件的平面图；图14是从正集电板侧(或负集电板侧)观察的第一和第二实施例中密封型电池的正集电板(或负集电板)和发电元件的连接结构的平面图；图15是从发电元件侧(横向侧)观察的第一和第二实施例中密封型电池的正集电板(或负集电板)和发电元件的部分连接结构的平面图；图16是示出图5中的部分D的第一和第二实施例中密封型电池的正集电板(或负集电板)和发电元件的连接结构部分放大的截面图。
附图标记说明100， 200 密封型电池110， 210 电池盒111 主盒部件111t 开口端(主盒部件的)112， 212 连接部分(主盒部件和阴极盒部件的)115 阴极盒部件115a 板部分(阴极盒部件的)115b， 115c， 115d， 115e侧壁(阴极盒部件的)115bt，115ct，115dt，115et 屏蔽突起(侧壁的)120， 220 发电元件121， 221 阳极板
121s，221s 阳极活性材料层121r，221r 阳极引线部分123，223 阴极板123s，223s 阴极活性材料层123r，223r 阴极引线部分125，225 隔板130正集电板131弹性部件140外部阳极端子215阳极盒部件215a 板部分(阳极盒部件的)215b，215c，215d，215e 侧壁(阳极盒部件的)215bt，215ct，215dt，215et 屏蔽突起(侧壁的)230负集电板231弹性部件240外部阴极端子具体实施方式
(第一实施例)现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。图1是从第一侧壁111c侧观察的第一实施例中密封型电池100的视图。图2是从阴极盒部件115的板部分115a观察的密封型电池100的视图。另外，图3是从第三侧壁111e侧观察的密封型电池100的视图。图4是从顶壁111a侧观察的密封型电池100的视图。图5是密封型电池100的横截面图。另外，图6是示出图5中的部分A的部分放大的截面图，并且图7是示出图5中的部分B的部分放大的截面图。
密封型电池100是二次电池，例如用作电动汽车和混合动力电动汽车电源的镍氢蓄电池和锂离子电池，密封型电池100还是基本为长方体形状的矩形电池。密封型电池100包括长方体形状的电池盒100、容纳在电池盒110中的发电元件120、固定在电池盒110中的正集电板130、固定在电池盒110中的外部阳极端子140、及其它部件。密封型电池100充满电解质(参见图1到5)。注意该密封型电池100不包括常规的负集电板。
电池盒110包括由导电材料(镀镍钢板)制成并且形状为端部闭合的深矩形外壳的主盒部件111、和相似地由导电材料(镀镍钢板)制成并包括与主盒部件111开口端111t邻接以密封开口端的侧壁(第一侧壁115b、第二侧壁115c、第三侧壁115d、和第四侧壁115e)。
其中，主盒部件111包括平坦矩形形状的顶壁111a、平行于顶壁111a并与其形状相同的底壁111b、都连接顶壁111a长边缘和底壁111b长边缘的两个平坦侧壁(第一侧壁111c和第二侧壁111d)、连接顶壁111a短边缘和底壁111b短边缘的侧壁(第三侧壁111e)、和大开口111k。图11是从第一侧壁111c侧观察的单独示出的主盒部件111的视图。图12是从开口111k侧观察的该主盒部件111的视图。另外，图13是从第三侧壁111e侧观察的该主盒部件111的视图。顶壁111a基本上在中心形成其中固定安全阀113的通孔111ak。第三侧壁111e在纵向上形成以预定距离隔开的两个通孔，在每个通孔上如下所述固定外部阳极端子140。
阴极盒部件115包括与主盒部件111的第三侧壁111e平行的平板部分115a、和从该板部分115a周缘延伸的四个侧壁(第一侧壁115b、第二侧壁115c、第三侧壁115d、和第四侧壁115e)。图8是从板部分115a外部观察的单独示出阴极盒部件115的视图。图9是从板部分115a内部观察的阴极盒部件115的视图。另外，图10是沿图8中的线C-C的截面图。如上所述，阴极盒部件115具有侧壁115b、115c、115d、和115e，从而阴极盒部件115强度提高以抗形变。即使当阴极引线部分123r连到阴极盒部件115时，如下所述可以防止或限制阴极盒部件115的板部分115a和侧壁115b、115c、115d、和115e发生由于在连接过程中产生的热所引起的形变。
板部分115a由四个向外突出并与板部分115a短边缘平行地延伸的肋115at形成。每个肋115at具有填充有镍钎焊材料116的内凹槽。
每个侧壁115、115c、115d和115e整体形成，其中从每个侧壁端部突出屏蔽突起(第一屏蔽突起115bt、第二屏蔽突起115ct、第三屏蔽突起115dt、和第四屏蔽突起115et)。当阴极盒部件115的侧壁115b、115c、115d和115e与开口端111t邻接时，将屏蔽突起115bt、115ct、115dt、115et插入主盒部件111的开口端111t。即使当激光或电子束辐射装配有阴极盒部件115的主盒部件111、且其中侧壁115b、115c、115d和115e与开口端111t邻接时，这些屏蔽突起115bt、115ct、115dt、115et可防止激光或电子束到达盒内部。因此，在盒连接过程中，可防止损坏电池元件120，例如由激光或电子束辐射盒中电池元件120而造成的阴极活性材料层123s退化。
主盒部件111和阴极盒部件115通过激光焊接方法焊接，而阴极盒部件115的侧壁115b、115c、115d和115e与主盒部件111的开口端111t邻接，同时形成通过主盒部件111外周延伸的连接部分112。这样，密封了主盒部件111。如上所述，阴极盒部件115被提供有侧壁115b、115c、115d和115e以防止或限制阴极盒部件115的形变。因此，可以以邻接关系稳定地密封主盒部件111和阴极盒部件115。注意，也可通过电子束焊接主盒部件111和阴极盒部件115。
主盒部件111和阴极盒部件115之间的连接部分112在垂直于板部分115a的方向(即图中的横向)位于这样的区域的基本上中心处，该区域覆盖后面提到的发电元件120的阴极板123的阴极引线部分123r。因为连接部分112位于覆盖阴极板123的阴极引线部分123r的区域中，因此在焊接主盒部件111和阴极盒部件115的焊接过程中产生的热可到达没有阴极活性材料层123s的阴极引线部分123r，而没有多少会到达阴极活性材料层123s。因此可防止或限制例如激光焊接过程中阴极活性材料层123s的退化。
发电元件120由多个阳极板121和多个阴极板123组成，每个所述阳极板具有阳极活性材料层121s，每个所述阴极板具有阴极活性材料层123s，所述阳极板和阴极板交替地层叠以在其间插入隔板125(参见图5)。所述阴极板123的每个阴极引线部分123r没有阴极活性材料层132s并在预定方向(图5中向左)延伸。另一方面，所述阳极板121的每个阳极引线部分121r没有阳极活性材料层121s并在与阴极引线部分123r延伸方向相反的方向上(图5中向右)延伸。
阴极引线部分123r通过电子束直接连接到阴极盒部件115的板部分115a上(参见图5)。具体而言，电子束从外部辐射到板部分115a的每个肋115at上，从而通过填充在肋115at内部凹槽中的镍钎焊材料116连接板部分115a和阴极引线部分123r。因为阴极板123的阴极引线部分123r直接连到阴极盒部件115，所以阴极盒部件115可用作负集电板。因此，不再需要常规密封型电池中的负集电板，从而提供了容纳发电元件120的大空间。另外，没有负集电板使得可缩短发电元件120(阴极板123)和阴极盒部件115之间的导电路径，并使其电阻减小。因此可以增加密封型电池100的输出功率。因为没有负集电板，密封型电池100可以紧凑而廉价。
将所有的阳极引线部分121r焊接到如下所述的正集电板130。
正集电板130由导电材料(镀镍钢板)制成。图14和15示出连接到发电元件120的正集电板130。图16是示出图15中部分D的部分放大视图。正集电板130在下文所述的外部阳极端子140连到正集电板130的位置共有四个弹性部分131。每个弹性部分131由矩形板形成，所述矩形板的一边与集流体主部件132连接。在与集流体主部件132的连接部分旋转每个弹性部分131以使其朝外(图15和16中向左)打开。当向集流体主部件132(图15和16中向右)按压弹性部分131时，该配置允许弹性部分131向集流体主部件132弹性移动。
通过焊接将发电元件120的阳极板121的阳极引线部分121r电连接到阳极板130的内表面130a上。另一方面，在阳极板130的相反侧，将每个弹性部分131向集流体主部件132弹性移动以与后面提到的外部阳极端子141的压缩形变部分141h接触、并通过激光焊接连接到那里(参见图6)。上面提供的弹性部分131弹性形变以当连接到阴极盒部件115和负集电板130时允许发电元件120的尺寸变化。因此，即使当正集电板130与后面提到的外部阳极端子140未对准时，可以更可靠地相互连接正集电板130和外部阳极端子140。这使得可增强密封型电池100的可靠性。
如图5和6所示，每个外部阳极端子140由一端(图5和6中左端)封闭的中空柱形部分141和从柱形部分141另一端(图5和6中右端)向外径向延伸的凸缘143组成。将柱形部分141装配在电池盒110(主盒部件111)的通孔111ek中，从而将电绝缘密封部件145置于电池盒110和柱形部分141之间，并且图5和6中柱形部分141的左端位于电池内部，而图5和6中右端位于电池外部。柱形部分141的左端形成径向向外延伸的压缩形变部分141h，其压缩部分地置于第三侧壁111e内表面和压缩形变部分141h之间的密封部件145。凸缘143压缩部分地置于主电池盒111的第三侧壁111e外表面和凸缘143之间的密封部件145。该配置保证外部阳极端子140和主盒部件111之间的绝缘以及电池盒110的气密性。另外，柱形部分141的压缩形变部分141h通过激光焊接固定到上面提到的正集电板130上。
上述密封型电池100以下面方式制造。具体是，通过熟知技术制造发电元件120。另外，制造在肋115at的凹槽中填充镍钎焊材料116的阴极盒部件115。使发电元件120的阴极引线部分123r与阴极盒部件115的板部分115a内表面接触，然后使电子束从板部分115a外部辐射每个肋115at以熔化镍钎焊材料116，从而将阴极引线部分123r连到板部分115a的内表面上。另外，通过熟知技术将发电元件120的阳极引线部分121r连接到正集电板130的集流体主部件132上。
另一方面，将每个外部阳极端子140固定到主盒部件111上。特别是，将密封部件145设置在主盒部件111的通孔111ek中，然后将外部阳极端子140从外部插入其中。在施加到柱形部分141内部的流体压力下，从盒内部轴向按压柱形部分141的一端，从而其径向向外膨胀并进一步轴向压缩和形变，形成压缩形变部分141h。这样，通过主盒部件111将密封部件145压缩在凸缘143和压缩形变部分141h之间。这使得可确保气密性，并且将外部端子140固定到主盒部件111上。
对于由发电元件120和阴极盒部件115以及正集电板130组成的连接结构，将正集电板130和发电元件120插入主盒部件111，直到阴极盒部件115的侧壁115b、115c、115d、和115e与主盒部件111的开口端111t接触。然后使激光束从外部辐射阴极盒部件115和主盒部件111以连接它们，从而密封主盒部件111。
随后，激光束从外部阳极端子140的外部辐射柱形部分141的凹槽以将柱形部分141的压缩形变部分141h连到正集电板130的弹性部分131上。
然后通过主盒部件111的通孔(入口)111ak冲入电解质。附接安全阀113以关闭入口111ak。这样就完成了密封型电池100。
在以上述方式制造的密封型电池100中，阴极盒部件115用作如上所述的负集电板，从而没有常规密封型电池中提供的负集电板。这使得可确保容纳发电元件120的大空间。因为没有负集电板，可以缩短发电元件120(阴极板123)和阴极盒部件115之间的导电路径，使其电阻减小。因此，可增加密封型电池100的可用输出功率。因为没有负集电板，还可以以低成本制造密封型电池100。因此，可提供廉价的密封型电池。
(第二实施例)下面将解释第二实施例。注意，将省略或者简化与第一实施例中相同的部分的解释。第二实施例中的密封型电池200在没有正集电板而不是负集电板的配置上与第一实施例中没有负集电板的密封型电池100不同。
第二实施例中的密封型电池200相似地包括电池盒210和容纳在电池盒210中的发电元件220。在电池盒210中，另一方面，固定负集电板230而不是第一实施例中的负集电板130。在电池盒210中，固定外部阴极端子240而非第一实施例中的外部阴极端子140。
电池盒210的主盒部件111与第一实施例中的相同。另一方面，密封该主盒部件111的部件是阳极盒部件215而非阴极盒部件。该阳极盒部件215在配置上与第一实施例中的阴极盒部件115相同，即，其包括板部分215a和四个侧壁215b、215c、215d、和215e。板部分215a以四个肋215at形成，每个肋具有填充有镍钎焊材料116的内部凹槽。侧壁215b、215c、215d、和215e分别具有屏蔽突起215bt、215ct、215dt、和215et。
与第一实施例中阴极盒部件115一样，该阳极盒部件215包括侧壁215b、215c、215d、和215e以增强强度和抗形变。即使当阳极板221的阳极引线部分221r如下文所述连接到阳极盒部件215上时，可以防止或限制阳极盒部件215由于在连接过程所产生的热而发生形变。
阳极盒部件215还包括屏蔽突起215bt、215ct、215dt、和215et。即使当阳极盒部件215的侧壁215b、215c、215d、和215e与主盒部件111的开口端邻接然后受到来自外部的激光或电子束的辐射时，如下文所述，可防止激光或电子束辐射到盒内部。这样，可防止损坏电池盒220，例如由于在连接盒的期间电子束等对盒中电池元件220的辐射造成的阳极活性材料层221s退化。
以和第一实施例中相同的方式通过激光焊接主盒部件111和阳极盒部件215，而阳极盒部件215的侧壁215b、215c、215d、和215e与主盒部件111的开口端111t邻接，从而形成通过主盒部件111外周延伸的连接部分212。如图5中虚线所示，该连接部分212沿垂直于板部分215a的方向(即图中横向)基本位于如下的区域的中心，该区域覆盖后面提到的发电元件220的阳极板221的阳极引线部分221r。这样，在通过激光或电子束焊接主盒部件111和阳极盒部件215的焊接过程中产生的热可到达没有阳极活性材料层221s的阳极引线部分221r，而没有多少会到达阳极活性材料层221s。因此可防止或限制例如激光焊接过程中阳极活性材料层221s退化。
发电元件120和第一实施例中相同地配置，但以和前述第一实施例中相反的取向(例如图5中左-右颠倒)容纳在电池盒210中。
通过电子束焊接将发电元件220的阳极引线部分221r直接连到阳极盒部件215的板部分215a上(参见图5)。因为阳极板221的阳极引线部分221r直接连到阳极盒部件215，因此阳极盒部件215可用作正集电板。因此不再需要正集电板，从而可提供用于容纳发电元件220的大空间。另外，可以缩短发电元件220(阳极板221)和阳极盒部件215之间的导电路径，使其电阻减小。因此，可增加密封型电池200的输出功率。因为没有正集电板，可以使密封型电池200紧凑而廉价。
负集电板230与前述第一实施例中的正集电板130配置相同(参见图14到16)。特别是，阴极板230包括集流体主部件232和四个弹性部分231。通过焊接将发电元件220的阴极板223的每个阴极引线部分223r电连接到负集电板230的内表面230a。另一侧，将弹性部分231向集流体主部件232弹性移动以和后面提到的外部阴极端子241的压缩形变部分241h接触，并通过激光焊接连接到那里(参见图6)。这些上面提到的弹性部分231弹性形变以当连接到阳极盒部件215和负集电板230时允许发电元件220的尺寸变化。因此，即使当负集电板230与外部阴极端子240未对准时，可以更可靠地相互连接负集电板230和外部阴极端子240。
注意该密封型电池200可以以和第一实施例中密封型电池100基本相同的方式制造。具体是，使发电元件220的阳极引线部分221r与阳极盒部件215的板部分215a的内表面接触，然后使电子束从外部辐射板部分215a的肋215at，从而连接它们。另外，将发电元件220的阳极引线部分223r连到负集电板230的集流体主部件232上。另一方面，将外部阴极端子240固定到主盒部件111上。
对于由发电元件220和阳极盒部件215以及负集电板230组成的连接结构，将负集电板230和发电元件220插入主盒部件111，直到阳极盒部件215的侧壁215b、215c、215d、和215e与主盒部件111的开口端111t接触。激光束然后从外部辐射以连接阳极盒部件215和主盒部件111，从而密封主盒部件111。
连续连接外部阴极端子240和负集电板230。然后填充电解质并附接安全阀113，从而完成上述密封型电池200。在第二实施例中，如上所述，因为没有正集电板，从而可以以低成本制造密封型电池200。这使得可能提供紧凑、廉价的密封型电池。
本发明参照优选实施例进行了描述但不限于此，而是可以实施为其它特定形式而不偏离本发明的精神或者其必要特征。
例如，在第一和第二实施例中，正集电板130(或者负集电板230)具有弹性部分131(231)以允许发电元件120(220)的尺寸变化。可选的是，外部阳极端子140(或者外部阴极端子240)可以具有弹性部分以吸收发电元件120(220)的尺寸变化。另外，作为另一个选择，正集电板130(或者负集电板230)和外部阳极端子140(或者外部阴极端子240)可以都具有弹性部件以吸收发电元件120(220)的尺寸变化。
工业应用性如上面所清楚描述，根据本发明，可提供从发电元件到电池外部端子的减小的电阻以及具有容纳发电元件的大空间的密封型电池及其制造方法。
权利要求
1.一种密封型电池，包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替地层叠以在其间插入隔板，每个所述阴极板包括阴极引线部分，所述阴极引线部分没有阴极活性材料层、并在预定方向延伸；以及电池盒，其容纳所述发电元件，其中所述电池盒包括构成所述电池盒的部分的阴极盒部件，其由导电材料制成以用作负集电板，在所述负集电板上连接有所述阴极引线部分，和主盒部件，其容纳所述发电元件并由所述阴极盒部件密封，所述阴极盒部件包括平坦的板部分，其上连接有所述阴极引线部分，以及侧壁，其从所述板部分的周沿延伸并与所述板部分垂直，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封。
2.根据权利要求1的密封型电池，其中所述主盒部件的开口端与所述阴极盒部件的侧壁通过激光或电子束相互连接，以及所述主盒部件和阴极盒部件之间的连接部分位于在垂直于所述板部分的方向上覆盖所述阴极板的阴极引线部分的区域中。
3.根据权利要求1或2的密封型电池，其中所述阴极盒部件的每个侧壁包括屏蔽突起，所述突起位于每个侧壁的端部且从其突出、并插入所述主盒部件的开口端。
4.根据权利要求1到3中任一项的密封型电池，其中所述发电元件的每个阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层，并在与所述阴极引线部分相反的方向上延伸，所述密封型电池还包括正集电板，其由导电材料制成，并且其上连接有所述阳极引线部分；和外部阳极端子，其电连接到所述正集电板，并且被固定在所述电池盒中，从而使所述外部阳极端子的部分暴露在所述盒的外部，所述正集电板和外部阳极端子中的至少一个包括弹性部件，其可弹性形变，以允许连接到所述阴极盒部件和正集电板的电池元件的尺寸可以在所述阳极引线部分和阴极引线部分的延伸方向上变化。
5.一种制造密封型电池的方法，该电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替层叠以在其间插入隔板，每个所述阴极板包括阴极引线部分，其没有阴极活性材料层并且在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其包括容纳所述发电元件的主盒部件和阴极盒部件，所述阴极盒部件被置为密封所述主盒部件、并由导电材料制成以用作负集电板，所述负集电板上连接有阴极引线部分，以及所述阴极盒部件包括其上连接所述阴极引线部分的平坦的板部分、和从所述板部分的周沿延伸且与该板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封，其中该方法包括以下步骤将所述发电元件的阴极引线部分连接到所述阴极盒部件的板部分；以及将连接到所述阴极盒部件的发电元件插入所述主盒部件，并将所述阴极盒部件的侧壁连接到所述主盒部件、并使其与所述主盒部件的开口端邻接以密封所述主盒部件。
6.一种密封型电池，包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替地层叠以在其间插入隔板，每个所述阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层并且在预定方向延伸；以及电池盒，其容纳所述发电元件，其中所述电池盒包括构成所述电池盒的部分的阳极盒部件，其由导电材料制成以用作正集电板，所述正集电板上连接有所述阳极引线部分，和主盒部件，其容纳所述发电元件并由所述阳极盒部件密封，所述阳极盒部件包括平坦的板部分，其上连接有所述阳极引线部分，以及侧壁，其从所述板部分的周沿延伸与该板部分垂直，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封。
7.根据权利要求6的密封型电池，其中所述主盒部件的开口端与所述阳极盒部件的侧壁通过激光或电子束相互连接，以及所述主盒部件和阳极盒部件之间的连接部分位于在垂直于所述板部分的方向上覆盖所述阳极板的阳极引线部分的区域中。
8.根据权利要求6或7的密封型电池，其中所述阳极盒部件的每个侧壁包括屏蔽突起，所述突起位于每个侧壁的端部且从其突出，并插入所述主盒部件的开口端。
9.根据权利要求6到8中任一项的密封型电池，其中所述发电元件的每个阴极板包括阴极引线部分，所述阴极引线部分没有阴极活性材料层，并在与所述阳极引线部分相反的方向上延伸，所述密封型电池还包括负集电板，其由导电材料制成，并且其上连接有所述阴极引线部分；和外部阴极端子，其电连接到所述负集电板，并且被固定在所述电池盒中，从而使所述外部阴极端子的部分暴露在所述盒的外部，所述负集电板和外部阴极端子中的至少一个包括弹性部件，其可弹性形变，以允许连接到所述阳极盒部件和负集电板的电池元件的尺寸可以在所述阳极引线部分和阴极引线部分的延伸方向上变化。
10.一种制造密封型电池的方法，该电池包括具有多个阳极板和多个阴极板的发电元件，每个所述阳极板具有阳极活性材料层，每个所述阴极板具有阴极活性材料层，所述阳极板和阴极板交替层叠以在其间插入隔板，每个所述阳极板包括阳极引线部分，其没有阳极活性材料层并且在预定方向延伸；以及容纳所述发电元件的电池盒，其包括容纳所述发电元件的主盒部件和阳极盒部件，所述阳极盒部件被置为密封所述主盒部件、并由导电材料制成以用作正集电板，所述正集电板上连接有阳极引线部分，以及所述阳极盒部件包括其上连接所述阳极引线部分的平坦的板部分、和从所述板部分的周沿延伸且与该板部分垂直的侧壁，所述侧壁与所述主盒部件的开口端邻接以将其密封，其中该方法包括以下步骤将所述发电元件的阳极引线部分连接到所述阳极盒部件的板部分；以及将连接到所述阳极盒部件的发电元件插入所述主盒部件，并将所述阳极盒部件的侧壁连接到所述主盒部件、并使其与所述主盒部件的开口端邻接以密封所述主盒部件。
全文摘要
一种密封型电池及其制造方法，该电池具有从发电元件到电池外部端子减小的电阻而且具有容纳发电元件的大空间。密封型电池100包括具有交替设置的阳极板121和阴极板123的发电元件120，每个阳极板具有阳极活性材料层，每个阴极板具有阴极活性材料层。将发电元件120配置成使阴极板123的阴极引线部分123r在预定方向上延伸。另外，密封型电池100含有容纳发电元件120的电池盒110。电池盒110具有阴极盒部件115，其由导电材料制成并用作其上连接有阴极引线部分123r的负集电板。
文档编号H01M2/04GK101023541SQ20058003180
公开日2007年8月22日 申请日期2005年9月7日 优先权日2004年9月30日
发明者浜田真治, 朝比奈孝, 江藤丰彦 申请人:丰田自动车株式会社