专利名称：密闭型电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及密闭型电池及其制造方法，特别涉及从电极组导出的引线和封口板的接合构造。
背景技术：
近年来，作为便携用电子设备等的驱动用电源而正在扩大应用范围且高容量的、 以碱蓄电池为代表的水系电解液电池和以锂离子电池为代表的非水系电解液电池等的密闭型电池已经得到广泛使用。而且伴随近年来的电子设备和通信设备的多功能化，期望密闭型电池的进一步高容量化。一方面使这些密闭型电池的高容量化得以发展，而另一方面， 应该重视的是安全对策，特别是因密闭型电池内的内部短路等，也有可能发生急剧的温度上升，从而导致热失控，因而强烈要求提高安全性。特别是在大型且高输出的密闭型电池中，必须设法提高抑制热失控等的安全性。这些密闭型电池被设计为如下的密闭构造将隔着隔膜卷绕或层叠正极板和负极板所形成的电极组与电解液一起收纳在电池壳体内，电池壳体的开口部经由垫圈而用封口板进行封口。而且从电极组的一个极板(例如正极板)导出的引线连接在兼具一个外部端子的封口板上，从电极组的另一个极板(例如负极板)导出的引线连接在兼具另一个外部端子的电池壳体的内表面上。此外，引线与封口板或电池壳体的内表面的连接广泛使用电阻焊接。但是，对电池壳体的开口部进行封口的工序采用如下的方法来进行在将电极组收纳于电池壳体内的状态下，将从电极组导出的引线与封口板进行电阻焊接，之后折弯引线而收纳在电池壳体内，然后用封口板密闭电池壳体的开口部来进行。在此情况下，当将从电极组导出的引线与封口板进行电阻焊接时，飞溅物(主要是从引线的焊接部脱离的金属粒子)向周围飞散，如果该飞散的飞溅物混入电池壳体内的电极组中，则有可能损伤隔膜而引起内部短路。或者，如果飞散的飞溅物附着于安设在封口板的周边部的垫圈上，则在电池壳体的开口部介入垫圈而对封口板进行敛缝封口时，垫圈的通过敛缝封口所形成的狭压部有可能被飞溅物剪断，从而电池壳体和封口板经由飞溅物而接触短路。对于因这样的飞溅物的混入等而引起的短路的发生，例如，当将从电极组导出的引线与封口板进行电阻焊时，为使飞散的飞溅物不混入电池壳体内，也有在制作时用薄板等事先覆盖电池壳体的开口部的方法，但由于不能完全覆盖，因而在防止飞溅物的混入方面是不充分的。对此，如果使用超声波焊接以代替电阻焊接而进行接合，则由于不会发生电阻焊接那样的熔融，因而原理上可以阻止飞溅物的混入。但是，超声波焊接的接合与电阻焊接相比，其接合强度差，而且由于超声波振动，在封口板具有用于防爆的安全机构的情况下，有可能对其功能产生影响以及活性物质有可能从电极板上剥离，因而在可靠性方面不是优选的。由于通常使用铝作为锂离子二次电池正极板的集电体的材质，因而从正极板导出的引线也使用铝。再者，为谋求轻量化，电池壳体和封口板也开始使用铝。在此情况下，引线和封口板的焊接成为铝彼此之间的连接，但一般地说，铝与钢相比，电导率和热传导率较高，在电阻焊接时必须短时间通过大电流，与钢的焊接相比，电阻焊接时使用的焊条的损耗激烈，从而难以进行长时间稳定的焊接。于是，在引线和封口板的焊接中，采用了使用可以局部地使能量集中的脉冲振动的YAG激光的激光焊接。该激光焊接由于可以使激光聚集至很小，因而与电阻焊接相比可以减小熔融面积，相应地也可以降低飞散的飞溅物的量。作为脉冲振动的YAG激光焊接的一个例子，提出了如下的方法如图6所示，通过使用激光在2点以上连续焊接用于密闭收纳有使隔膜介于正极板和负极板之间的极板组 41的电池壳体的开口部的封口板101、和从极板组41导出的引线111，使焊接部142的拉伸强度增加，从而提高电池的可靠性(例如参照专利文献1)。另外，作为其它的方法，提出了如下的方法如图7所示，在从将正极板和负极板隔着隔膜层叠而成的极板组导出的引线111和封口板101的接合时，通过在引线111的宽度方向激光接合2处以上、且在引线111的长度方向也激光接合2处以上，便在2排的焊接部142的作用下，引线111和封口板101的接合强度得以提高(例如参照专利文献2)。先行技术文献专利文献专利文献1 日本特开2000-299099号公报专利文献2 日本特开2007-2；34276号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，在上述的专利文献1、2所记载的现有技术中，进行了包括在引线和封口板的接合中使用脉冲振动的YAG激光焊接的锂离子二次电池的强度的可靠性评价，结果以一定的比率出现了产生被认为起因于短路的发热的锂离子二次电池。本申请发明人以抑制内部短路的发生为目的，对从电极组导出的引线和封口板的焊接进行了各种各样的潜心研究，结果发现存在如下的课题。如果更详细地研究一下产生这种发热的锂离子二次电池，则确认发生了因垫圈剪断引起的电池壳体的开口部和封口板的短路、因隔膜损伤引起的内部短路。而且对成为其短路原因的异物进行了分析，结果可知含有作为引线和封口板的材料的铝。由此发现在从极板组导出的引线和封口板的焊接工序中，起因于某些制造工序上的外部要因的变动，激光焊接时飞溅物飞散，该飞溅物附着在垫圈上，或者混入至电池壳体内。由于从极板组导出的引线位置的偏差和激光照射位置的偏差，飞溅物在激光照射引线的一端的情况下较多地发生。使用现有技术的脉冲振动的YAG激光而将引线与封口板进行激光焊接的方法如图5(a) (f)所示。图5(a)、图5(b)、图5(c)是剖视图，图5 (d)、图5 (e)、图5 (f)是从上面看的俯视图。如图5(a)所示，不发生间隙地使引线111抵接在封口板101上。如图5(d)所示， 在引线111的端部抵接于封口板101的中央附近的状态下进行配置。
其次，如图5(b)所示，从引线111的表面向抵接的封口板101的方向开始激光121 的照射以形成熔融部151。如图5(e)所示，对封口板101的中央附近的引线111进行激光焊接而在引线111上形成熔融部151。其次，如图5(c)所示，一边沿引线111的宽度方向照射激光121—边进行扫描，只照射引线111的表面而形成熔融部151，该熔融部151便发生凝固而形成焊接部141。在图 5(f)中，表示了在封口板101的中央附近的引线111上因激光焊接所形成的熔融部151和该熔融部151发生凝固所形成的焊接部141的位置关系。在此，YAG激光有连续地发出激光的连续振动(CW)YAG激光和以脉冲状发出激光的脉冲振动的YAG激光，其中的任一种都能进行引线和封口板的焊接。但是，由于脉冲振动的YAG激光将能量储存起来并在瞬间释放，因而可以降低平均功率。另外，由于脉冲振动的 YAG激光与连续振动(CW)YAG激光相比散热较大，因而在扫描中容易使焊接开始和结束的熔融部温度相同，因而一般使用脉冲振动的YAG激光。下面对脉冲振动的YAG激光进行进一步的说明。脉冲振动的YAG激光由于与本发明所使用的纤维激光相比较，其聚光性较低，因而在焊接中使用的在采用了光纤和聚光透镜的光学系统中的加工点的激光的光斑直径比纤维激光大1个数量级，实际为0. 3 0. 8mm左右，等同于或者大于引线111的厚度。在图 5(b)和图5(e)中，激光121开始照射引线111的端部时，在引线111端部的宽广的范围内形成熔融部151。这时，熔融部151的中心部由于热无法向周边散发，因而温度急剧上升，熔融金属的一部分飞散而产生飞溅物131。在产生的飞溅物131较大的情况下，有可能产生如图5(c)和图5(f)所示那样的开孔116。这样一来，如果欲使用激光121的光斑直径与引线111的厚度相同或比引线111 的厚度大的脉冲振动的YAG激光而将引线111与封口板101进行焊接，则不论是照射的开始、中途还是结束时，在照射引线111的外侧时，一定会发生飞溅物113，特别是在照射引线 111的端部的情况下，产生较多的飞溅物131。因此，如图5(b)和图5(e)所示，只在引线 111的表面进行激光焊接。为防止这样的飞溅物113的发生，不从引线111表面的一端照射到另一端，而是要在引线111表面内的狭小范围稳定地进行焊接。于是，焊接长度变短，接合强度降低，由于振动等引线111从封口板101上掉下，从而不能发挥作为电池的性能了。因此，为确保作为密闭型电池的性能，不得不增加焊接长度。因此，必须从引线111 端部的附近到相反侧端部的附近照射激光，由于引线111位置的偏差和激光照射位置的偏差，难以通过照射引线111的端部而抑制飞溅物131的发生，存在较多地发生不良现象的课题。本发明是鉴于上述以前的课题而完成的，其主要目的在于提供一种密闭型电池， 其可以降低引线和封口板在激光焊接时的飞溅物的影响，同时没有开孔和接合强度的降低，且具有稳定的高可靠性。用于解决课题的手段为达到上述目的，本发明涉及一种密闭型电池，其将由正极板和负极板隔着隔膜卷绕或层叠而成的电极组收纳在电池壳体内，并用封口板对该电池壳体的开口部进行封口，其特征在于，从所述电极组的任一个极板导出的引线采用激光焊接与所述封口板焊接在一起，所述引线和所述封口板的焊接部至少跨越所述引线的端部而形成为线状。
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发明的效果根据本发明，在引线和封口板的激光焊接工序中，即使产生引线位置的偏差和激光照射位置的偏差等的制造工序上的外部要因的变动，也可以维持引线和封口板的接合强度，同时没有引线的开孔，可以大幅度降低激光焊接时的飞溅物的发生，由此，可以稳定地实现抑制了飞溅物的混入且具有高可靠性的密闭型电池。
图1是示意表示本发明的一个实施方式的密闭型电池的构成的剖视图。图2(a)是本发明的一个实施方式的激光接合部的剖视图，图2(b)是激光接合部的俯视图。图3(a) (C)是表示本发明的一个实施方式的引线和封口板的激光焊接工序的剖视图，图3(d) (f)是其俯视图。图4(a) (f)是表示本发明的其它实施方式的引线和封口板的焊接部的构成的俯视图。图5(a) (c)是表示使用以前的脉冲振动YAG激光的引线和封口板的激光焊接工序的剖视图，图5(d) (f)是其俯视图。图6是表示以前的将引线与封口板进行激光焊接所得到的电池的构成的局部示意图。图7是表示以前的引线和封口板的焊接部的构成的局部放大图。
具体实施例方式本发明的密闭型电池将正极板和负极板隔着隔膜卷绕或层叠而成的电极组收纳在电池壳体内，并用封口板对该电池壳体的开口部进行封口，其中，从电极组的任一个极板导出的引线采用激光焊接与封口板焊接在一起，引线和封口板的焊接部至少跨越引线的端部而形成为线状。由此，可以大幅度地降低激光焊接时的飞溅物的发生，同时可以提高引线和封口板的接合强度。其结果是，可以稳定地实现抑制了引线的开孔且具有高可靠性的密闭型电池。在此，引线优选用具有比该引线的厚度更小的光斑直径的激光进行连续扫描，从而采用激光焊接与封口板焊接在一起。由此，可以抑制引线的开孔和飞溅物的发生，从而实现引线和封口板的接合强度较高且具有可靠性的密闭型电池。另外，焊接长度相对于焊接部的焊接宽度之比优选为4以上。由此，可以实现接合强度较高的密闭型电池。另外，引线和封口板优选用以铝作为主要成分的材料构成。以铝作为主要成分的材料由于热传导率高，因而可以通过冷却来抑制过度的温度上升，抑制飞溅物的发生，并加快熔融部的凝固。再者，以铝作为主要成分的材料由于电导率高，因而集电效率好，尽管重量轻，但也能实现提高了接合强度且具有高可靠性的密闭型电池。本发明的密闭型电池的制造方法包括以下工序将正极板和负极板隔着隔膜进行卷绕或层叠而形成电极组的工序，将引线的一端连接在电极组的任一个极板上的工序，将电极组收纳在电池壳体内的工序，使引线的另一端与封口板抵接、通过一边用具有比引线的厚度更小的光斑直径的激光进行连续扫描一边从引线侧照射该激光而将引线的另一端与封口板进行激光焊接的工序，以及将电池壳体的开口部用封口板进行封口的工序；其中， 激光至少从封口板的表面跨越引线的端部而在该引线的表面扫描。由此，即使产生引线和封口板的焊接时的制造工序上的外部要因的变动，也可以维持引线和封口板的接合强度， 同时抑制引线的开孔，而且可以大幅度地降低激光焊接时的飞溅物的发生。其结果是，可以制作降低了飞溅物混入且具有高可靠性的密闭型电池。在此，激光的光源优选为纤维激光。由此，可以容易地实现具有比引线的厚度更小的光斑直径的激光，可以抑制引线的开孔和飞溅物在电池内的混入。另外，激光在1秒钟扫描的距离优选相对于激光的光斑直径为2500倍以上。由此， 当对配置于引线的外侧的封口板的表面进行激光照射时，由于可以抑制每单位时间的输入热量，因而熔融部不会贯穿到封口板的背面侧而可以提高接合强度。另外，关于激光的扫描速度，优选扫描封口板的表面时比扫描引线的表面时更快。 由此，向热容量小、温度容易上升的封口板表面照射激光时，由于可以抑制输入热量，因而可以防止熔融部贯穿到封口板的背面侧。另外，为了得到同样的效果，也可以使激光的输出在扫描封口板的表面时比扫描引线的表面时更低。另外，在激光扫描封口板的表面时，优选向封口板表面的激光所照射的附近喷吹气流。由此，在向封口板表面进行照射激光时，在气流所产生的冷却作用下，可以抑制封口板的过度的温度上升，从而可以防止熔融部贯穿到封口板的背面侧。另外，为了得到同样的效果，也可以使相对于封口板的热传导率较高的夹具与激光所照射的封口板的表面附近接触。另外，激光的光斑直径优选为引线厚度的1/2 1/10。由此，可以大幅度地降低在激光焊接时的飞溅物的发生，从而可以制作可靠性高的密闭型电池。以下，根据附图就本发明的实施方式进行详细的说明。此外，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在不脱离能够产生本发明效果的范围内可以进行适当的变更。再者， 与其它的实施方式的组合也是可能的。图1是示意表示本发明的一个实施方式的密闭型电池的构成的剖视图。如图1所示，正极板1和负极板2隔着隔膜3卷绕而成的电极组4在受到上下的绝缘板51、52夹持的状态下与电解液一起收纳在电池壳体5内。电池壳体5的开口部经由垫圈6而用封口板 10进行封口。从电极组4的任一个极板(例如正极板1)导出的引线11采用激光焊接与封口板10焊接在一起。在此，焊接部14的一部分也存在于引线11并不存在的部位即封口板 10的表面，跨越引线的表面和封口板表面两者而存在。本发明的一个实施方式的密闭型电池采用如下的方法进行制作。首先，将正极板1 和负极板2隔着隔膜进行层叠或卷绕而形成电极组4后，在受到上下的绝缘板51、52夹持的状态下将电极组4收纳在电池壳体5内。其次，在将从电极组4的下方的端部导出的引线18的一端焊接在电池壳体5内的底部后，使从电极组4的上方的端部导出的引线11的另一端处于与封口板10抵接的状态。在该状态下，将引线11的另一端与封口板10的底面进行激光焊接，从而形成焊接部14。进而从电池壳体5的开口部注入非水系电解液，折弯引线11而载置着周边具有垫圈6的封口板10，将电池壳体5的开口部向内侧方向折弯而进行敛缝封口，使电池壳体5密闭，从而制作出密闭型电池。
图2(a)是本发明的一个实施方式的激光接合部的剖视图，图2(b)是激光接合部的俯视图。如图2(a)所示，焊接部14溶入引线11和封口板10中而将其接合在一起。另外，如图2(b)所示，焊接部14跨越引线11的表面和封口板10表面两者而形成。关于该引线11和封口板10的激光焊接，参照图3(a) 图3(f)进行详细的说明。 在此，图3(a) 图3(c)是表示本发明的一个实施方式的引线和封口板的激光焊接工序的剖视图，图3(d) 图3(f)是其俯视图。如图3(a)、图3(d)所示，在封口板10的中央附近配置有引线11的端部，以引线 11与封口板10之间不产生间隙的方式而使引线11与封口板10抵接在一起。其次，如图 3(b)所示，从引线11不存在的部分即封口板10表面向引线11沿着引线11的宽度方向而连续地扫描具有比引线11的厚度更小的光斑直径的激光12。这时，如图3(e)所示，从封口板10表面向引线11开始连续扫描时，只在封口板10的表面存在熔融部15。进而如图3(c)所示，沿着引线11的表面连续扫描激光12，在到达引线11的端部之前停止激光12的照射。通过激光12的移动，激光12通过而形成的熔融部15被冷却而成为焊接部14，只是照射部附近成为熔融部15。熔融部15也随着激光12的移动，在封口板10或引线11上移动。在此，如图3(f)所示，焊接部14跨越引线11的表面和封口板10 的表面两者而形成。这样一来，在将具有比引线11的厚度更小的光斑直径的激光12照射在引线11的端部时，熔融部15由于与图5(c)所示的脉冲振动的YAG激光的熔融部151相比非常狭小， 因而飞溅物难以发生，同时也不发生开孔。这时的焊接机理如下所示。如果继续照射具有比引线11的厚度更小的光斑直径的激光12，则在激光12的能量的作用下，引线11自身的温度慢慢上升，在被加热的部分局部地急剧熔融而形成熔融部 15。与此同时，在熔融的引线11的金属蒸气即高压等离子体蒸发时的反作用力的作用下， 在熔融部15的表面稍微形成被称之为匙孔(key hole)的凹陷。如果一旦形成匙孔，则由于激光12在该匙孔内反复进行多重反射，因而激光12的能量可以被引线11高效率地吸收， 从而熔融宽度和熔融深度急剧扩大。随着匙孔的进一步加深，就与封口板10焊接在一起了。其后，在热平衡原则下，激光焊接以一定的熔融宽度、熔融深度推进下去。在此情况下，由于激光12照射的能量效率高，并从引线11向封口板10传递过去，因而在激光照射引线11的端部的情况下，也可以抑制飞溅物的发生。这样一来，引线11和封口板10的焊接部9成为深熔型匙孔焊接(或小孔式焊接)， 激光焊接所需要的熔融宽度和体积也大幅度减小。进而在匙孔焊接时，由于在匙孔内激光 12反复进行多重反射，因而激光投入能量高效率地被引线11和封口板10所吸收。因此，在匙孔焊接时，与脉冲振动的YAG激光等的热传导型焊接(向引线11所投入的激光能量经由引线11而热传导到封口板10上，从而进行焊接)相比，可以减少激光投入能量，从而可以减少发生的飞溅物的绝对量。本发明不像以前那样地只是对引线11的表面进行激光焊接，而是使激光12的扫描跨越远离引线11表面的位置、即跨越引线11的表面和封口板10的表面两者而进行焊接。由此，即使产生制造工序上的外部要因的变动(例如引线11的位置偏差和激光12照射位置的偏差等)，也不会作用于对飞溅物的发生成为重要因素的引线11端部位置的激光焊接而能够进行激光焊接。其结果是，由于能够抑制伴随着激光焊接的飞溅物的发生，可以极大地降低飞溅物混入到电池壳体内和飞溅物附着于在封口板10的周边所具有的垫圈6 上，因而可以抑制引线11和封口板的开孔，同时可以供给抑制了接合强度的降低且可靠性高的密闭型电池。再者，在成本方面也可以用廉价的装置进行制作，特别随着密闭型电池的高容量化、小型化且薄型化的发展，也能够以宽度狭小的引线来应对，可以稳定地制作既维持接合强度又抑制飞溅物发生的通过焊接得到的高品质的密闭型电池。此外，这时的激光12的光斑直径设定为比引线11的厚度更小的值，但优选为引线 11的厚度的1/2 1/10左右。进而在进行稳定的匙孔焊接时，优选使激光12的光斑直径为引线11的厚度的1/5 1/10。如果激光12的光斑直径大于引线11的厚度的1/2，则熔融面积增大，被加热的部分的温度上升急剧地进行，熔融金属飞散，从而飞溅物发生的抑制变得困难。另外，如果使激光12的光斑直径低于引线11的厚度的1/10，则损害封口板10和引线11的焊接强度，由于将封口板10载置于电池壳体的开口部上，因而有可能在折弯引线11时掉下来。例如，通过使光斑直径比作为引线11的厚度的0. 2mm更小的值，可以实现熔深深度加深的匙孔焊接。特别地，如果使光斑直径比0. 04mm更小、从而提高能量密度，则可以有效地形成匙孔，可以进行熔融面积狭小且较深熔深的焊接。为实现这样的小光斑直径，例如可以使用光纤自身成为激光振荡器的纤维激光。因为源于纤维激光的扩展角等的光束质量非常优良，因而可以充分减小光斑直径。在本发明人的实验中，可以使光斑直径为0. 1mm，进而可以通过聚光系统的改善，减小到0. Olmm左右。在以前的脉冲振动的YAG激光中，使用传送用的光纤，聚光性较低。因此，其光斑直径通常为0. 6 0. 8mm,与引线11的厚度相同或者大于引线11的厚度，由于最小也是 0. 3mm，因而在引线11端部的宽广范围形成熔融部15，成为不能形成匙孔的热传导型的焊接。另一方面，在匙孔焊接中，熔融部15的中心部使其周边的热散发而不会有急剧的温度上升。因此，由于熔融金属的一部分不会飞散，从而可以抑制飞溅物的发生，所以能够抑制在引线11和封口板10上发生开孔。因此，为确保作为密闭型电池的性能，可以延长焊接长度，可以从引线11的端部到相反侧的端部照射激光。其结果是，因为可以在引线11的宽广范围内稳定地进行焊接，因而可以提高接合强度。另外，由于将封口板10载置在电池壳体的开口部上，因而在折弯引线11时，引线11不会因振动等从封口板10上掉下。但是，本发明的一个实施方式的激光12的光斑直径由于小到引线11的厚度的 1/2 1/10左右，因而担心伴随焊接面积的缩小引起的接合强度的降低。为确保接合强度，必须增加焊接部位，但是如果对多个部位进行激光焊接，则因为反复进行加热、熔融、凝固的状态变化，因而容易产生飞溅物。除此以外，焊接状态也因焊接部位的不同而变得不均勻，因而不能得到稳定的接合强度。于是，在本发明中，为得到飞溅物不会发生的稳定的接合构造，连续扫描连续振荡的激光12，在引线11和封口板10的表面形成线状的焊接部14。由此，既确保接合强度，而且也可以大幅度地减少飞溅物13的发生。此外，相对于焊接部14的焊接宽度，焊接部14的焊接长度优先为4以上。接合强度与焊接部14的长度和宽度之积即焊接面积有关，焊接部14的宽度基本上以小为好。因此，为了即使以小的宽度也具有接合强度，相对于焊接部14的焊接宽度，优选形成焊接长度为4倍以上的焊接部，由此，不会损害封口板10和引线11的焊接强度，因为将封口板10 载置在电池壳体的开口部上，因而在折弯引线11时，不会因振动而损坏引线11和封口板10 的焊接部14。图4(a) (f)是表示本发明的其它实施方式的引线和封口板的焊接部的构成的俯视图。在图4(a)中，焊接开始是在引线11的表面，焊接结束是在封口板10的表面。另外，在图4(b)中，焊接开始时在封口板10的表面，照射引线11的表面后，焊接结束时在与焊接开始时相反侧的封口板10的表面。另外，在图4(c)中，与引线11的长度方向平行地进行激光照射，在跨越引线11的上侧和封口板10的部位形成焊接部14。另外，在图4(d) 中，斜向地焊接引线11的表面，在通过引线11的上侧和右侧端边并跨越封口板10的部位形成焊接部14。再者，焊接部14即使为图4(e)所示的圆形状、或图4(f)所示的折弯的形状也没关系。另外，焊接部14即使描绘成长方形、椭圆或者任意的图形也没关系。另外，关于激光12的扫描，既可以是从封口板10的表面向引线11的表面的扫描，或者也可以是从引线11的表面往封口板10的表面的扫描，或者还可以是它们的组合。实施例以下，就作为本发明的密闭型电池、适用于锂离子二次电池的实施例进行说明。(实施例1)正极板1采用如下的方法进行制作。首先，采用混炼机将作为活性物质的钴酸锂 100重量部、作为导电材的乙炔黑2重量部、作为粘结材料的聚偏氟乙烯(PVdF)2重量部与适量的N-甲基2-吡咯烷酮一起进行搅拌，从而制作出正极合剂涂料。其次，在由厚度为 15 μ m的铝箔构成的正极集电体的两面涂布该正极合剂涂料并使其干燥，进行压力加工使其总厚度成为165μπι后，进行纵向剪切加工而制作出正极板1。另外，负极板2采用如下的方法进行制作。首先，采用混炼机将作为活性物质的人造石墨100重量部、作为粘结材料的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶粒子分散体(固体成分为 40重量％) 2. 5重量部(按粘结材料的固体成分换算为1重量部)、作为增稠剂的羧甲基纤维素1重量部以及与适量的水一起进行搅拌，从而制作出负极合剂涂料。其次，在由厚度为 10 μ m的铜箔构成的负极集电体的两面涂布该负极合剂涂料并使其干燥后，进行压力加工使其总厚度成为180 μ m后，进行纵向剪切加工而制作出负极板2。将这样制作的正极板1和负极板2隔着厚度为20 μ m的聚乙烯微多孔薄膜的隔膜 3进行卷绕而形成电极组4，在用绝缘板51、52夹持该电极组4的状态下将其收纳在电池壳体5内。其次，将从电极组4的负极板2的端部导出的引线18的一端与电池壳体5内的底部进行电阻焊接。进而在使从电极组4的正极板1导出的由铝箔构成的引线11与由铝板构成的封口板10抵接的状态下，连续照射激光12，从而将引线11焊接在封口板10上。在此，引线11的厚度为0. 15mm，宽度为4mm，封口板10的直径为16. 8mm，与引线11接合的部分的厚度为0. 4mm，激光的光斑直径为0. 02mm。激光如图3(b)所示，从封口板10的表面开始照射，如图3(c)所示，在距引线11的右端稍稍左侧结束照射。其结果是，形成了焊接部 14的熔融宽度为0. 25mm、熔融长度为2. 2mm、封口板10表面的熔融长度为0. 2mm的焊接部 14。
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其次，在电池壳体5内注入非水电解液后，折弯引线11，将封口板10配置在电池壳体5的开口部，经由垫圈6而用封口板10对电池壳体5的开口部进行敛缝封口，从而制作出锂离子二次电池，将其作为实施例1。(比较例1)使用与实施例1同样地制作的电极组4，如图5(b) (C)所示，用光斑直径为 0. 4mm的脉冲YAG激光进行引线111和封口板101的焊接，从而制作出锂离子二次电池，将其作为比较例1。如果观察引线和封口板的焊接部，则在实施例1中，激光焊接时发生的飞溅物在目测时完全没有观察到。另外，详细地观察封口板10和引线11的表面，结果完全没有飞溅物的附着，且在焊接部14也没有开孔。这时的引线11和封口板10的接合强度大约为23N。 另一方面，在比较例1中，激光焊接时飞溅物131的发生在目测时大量观察到，在引线111 和封口板101上也可以看到许多飞溅物131的附着，而且在焊接部141发生了开孔161。这时的引线11和封口板10的接合强度大约为19N。如果比较实施例1和比较例1，则焊接本身哪个都可以形成，都可以进行电流的取出，但实施例1得到了没有飞溅物的发生、且可靠性较高的密闭型电池。(实施例2)使用与实施例1同样地制作的电极组4，引线11的宽度为2mm，焊接部14如图4 (b) 所示，位于引线11的表面以及比两端更靠外侧的封口板10的表面，除此以外，进行与实施例1同样的激光焊接，从而制作出锂离子二次电池，将其作为实施例2。(比较例2)使用光斑直径为0. 4mm的脉冲YAG激光，除此以外，与实施例2同样地进行激光焊接，从而制作出锂离子二次电池，将其作为比较例2。如果观察引线和封口板的焊接部，则在实施例2中，观察了激光焊接时发生的飞溅物，结果在目测时飞溅物完全没有观察到。另外，详细地观察了封口板10和引线11的表面，结果完全没有飞溅物的附着，且在焊接部14也没有开孔。这时的引线11和封口板10 的接合强度大约为22N。另一方面，在比较例2中，激光焊接时飞溅物131的发生在目测时大量观察到，在引线111和封口板101上也可以看到许多飞溅物131的附着，而且在焊接部 141发生了开孔161。这时的引线11和封口板10的接合强度大约为13N。如果比较实施例2和比较例2，则在实施例2中，没有飞溅物的发生，从而在密闭型电池的制造过程中，可以抑制飞溅物附着在垫圈上或者混入电池壳体内。再者，在实施例 2中，由于是与实施例1同样的2mm的焊接长度，因而在接合强度方面也可以得到相同的强度。在比较例2中，由于有开孔，因而接合强度与比较例1相比得以降低。引线11的宽度即使较小，但根据实施例2，既可以维持接合强度，同时也可以抑制飞溅物的发生。(实施例3)使用与实施例1同样地制作的电极组4，将焊接部14的熔融宽度设定为0. 4mm，将熔融长度设定为1.6mm，除此以外，进行与实施例1同样的激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，可以得到接合强度大约为15N的稳定的焊接强度。由此，优选将线状的焊接部14的焊接长度与焊接宽度之比设定为4以上。
接合强度与焊接部14的长度和焊接宽度之积即焊接面积有关。如果使焊接宽度恒定，则与焊接长度有关。焊接宽度依赖于激光12照射时的熔融面积，但因为该熔融面积小者能够抑制飞溅物的发生，因而焊接宽度基本上以较小为好。但是，如果焊接宽度过小， 则因为接合强度的确保变得困难，因而焊接宽度和焊接长度之比存在最适合的区域，优选为4以上。(实施例4)使用与实施例1同样地制作的电极组4，将光斑直径为0. 02mm的激光12在1秒钟扫描的距离改变为10 500mm，进行与实施例1同样的激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，如果在1秒钟扫描的距离达到50mm以上，即如果使相对于激光12的光斑直径在1秒钟扫描的距离为2500倍以上，则没有看到飞溅物的发生。另一方面，如果以低于2500倍的扫描距离进行激光焊接，则可以看到飞溅物的发生，而且焊接宽度增大。可以认为其原因在于如果使激光12的相对于光斑直径在1秒钟扫描的距离比 2500倍小，则因为每单位时间的输入热量增多，因而熔融面积增大，从其表面容易产生飞溅物。进行激光焊接时，飞溅物的发生与激光的光斑直径和行进的距离有很大的关系，优选相对于激光的光斑直径在1秒钟扫描的距离为2500倍以上。(实施例5)使用与实施例1同样地制作的电极组4，改变扫描封口板10的表面时的激光12的扫描速度Vl和扫描引线11的表面时的激光12的扫描速度V2，进行与实施例1同样的激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，观察了将扫描封口板10的表面时的激光12的扫描速度Vl设定为 IOOmm/秒、将扫描引线11的表面时的激光12的扫描速度V2设定为50mm/秒时的飞溅物， 结果在任何的组合中都没有看到飞溅物的发生。由此，与扫描引线11的表面时比较，在扫描封口板10的表面时，优选使激光的扫描速度加快。(实施例6)使用与实施例1同样地制作的电极组4，改变扫描封口板10的表面时的激光12的输出Pl和扫描引线11的表面时的激光12的输出p2，进行与实施例1同样的激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，观察了将扫描封口板10的表面时的激光12的输出pi设定为150 500W、将扫描引线11的表面时的激光12的输出p2设定为500W时的飞溅物，结果只有在 pl、p2都为500W的组合时，可以看到飞溅物微量的发生。由此，与扫描引线11的表面时比较，扫描封口板10的表面时，优选使激光的输出减少。(实施例7)使用与实施例1同样地制作的电极组4，在照射激光12的封口板10的表面附近， 从直径为2mm的喷嘴顶端以IOL/分钟的流量喷吹氮气，而且将激光12的扫描速度设定为 50mm/秒钟，与实施例1同样地进行激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，如果观察引线和封口板的焊接部，则没有看到飞溅物的发生。另外，将气氛气体变更为氦气和氩气进行了同样的焊接，结果飞溅物的发生同样没有看到。向激光扫描的附近的引线表面喷吹气氛气体的气流，在通过气流产生的冷却的作用下，可以抑制封口板10和引线11的局部的温度过度上升，从而可以抑制飞溅物的发生。(实施例8)使用与实施例1同样地制作的电极组4，使由铝制板构成的夹具与图3(e)所示的熔融部15周边的封口板10进行面接触，而且将激光的扫描速度设定为50mm/秒，与实施例 1同样地进行激光焊接，从而制作出锂离子二次电池。其结果是，如果观察引线和封口板的焊接部，则没有看到飞溅物的发生。另外，将接触在封口板10的夹具的金属变更为铜和钨进行了同样的激光焊接，结果飞溅物的发生同样没有看到。通过使热传导率高的金属制的夹具与激光12扫描的附近的封口板10的表面进行面接触，便可以抑制封口板10的局部的温度过度上升，从而可以抑制飞溅物的发生。以上，根据优选的实施方式就本发明进行了说明，但这样的记述不是限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述实施方式中，引线11和封口板10以相同的铝材为例进行了说明，当然，即使是由异种金属构成的引线11和封口板10也没有关系。另外，焊接有引线11的封口板10除在电池壳体5上敛缝封口以外，还可以通过焊接在电池壳体5的开口部上进行封口。此外，本发明所适用的密闭型电池的种类没有特别限制，除锂离子二次电池以外， 还可以适用于镍氢蓄电池等。另外，不只限于圆筒形二次电池，也可以适应于方形二次电池。再者，也可以适用于一次电池。再者，电极组不只限于将正极板和负极板隔着隔膜卷绕而成的电极组，也可以是层叠而成的电极组。另外，不只限于一次、二次电池，也可以适用其它装置的薄板的叠合焊接。产业上的可利用性根据本发明，可以实现具有稳定的高可靠性的密闭型电池，其作为便携设备等的驱动用电源是有用的。符号说明1正极板3 隔膜5电池壳体10 封口板12 激光15熔融部51、52 绝缘板
2负极板 4电极组 6垫圈 11引线 14焊接部 18引线
权利要求
1.一种密闭型电池，其将由正极板和负极板隔着隔膜卷绕或层叠而成的电极组收纳在电池壳体内，并用封口板对该电池壳体的开口部进行封口，其中，从所述电极组的任一个极板导出的引线采用激光焊接与所述封口板焊接在一起，所述引线和所述封口板的焊接部至少跨越所述引线的端部而形成为线状。
2.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中，所述引线通过用具有比该引线的厚度更小的光斑直径的激光进行连续扫描，从而采用激光焊接与所述封口板焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中，所述焊接部的焊接长度相对于焊接宽度之比为4以上。
4.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中，所述引线和封口板由以铝作为主要成分的材料构成。
5.一种密闭型电池的制造方法，其包括以下工序将正极板和负极板隔着隔膜进行卷绕或层叠而形成电极组的工序，将引线的一端与所述电极组的任一个极板进行连接的工序，将所述电极组收纳在电池壳体内的工序，使所述引线的另一端与封口板抵接，并一边用具有比所述引线的厚度更小的光斑直径的激光进行连续扫描一边从所述引线侧照射该激光，从而采用激光焊接将所述引线的另一端与所述封口板进行焊接的工序，以及将电池壳体的开口部用所述封口板进行封口的工序；其中，所述激光至少从所述封口板的表面跨越所述引线的端部而在该引线的表面进行扫描。
6.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，其中，所述激光的光源为纤维激光。
7.根据权利要求6所述的密闭型电池的制造方法，其中，所述激光在1秒钟扫描的距离相对于所述激光的光斑直径为2500倍以上。
8.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，其中，对于所述激光的扫描速度，扫描所述封口板的表面时的扫描速度比扫描所述引线的表面时的扫描速度快。
9.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，其中，对于所述激光的输出，扫描所述封口板的表面时的输出比扫描所述引线的表面时的输出低。
10.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，其中，在所述激光扫描所述封口板的表面时，向所述封口板表面的所述激光所照射的附近喷吹气流。
11.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，使相对于所述封口板的热传导率较高的夹具与所述激光所照射的所述封口板的表面附近接触。
12.根据权利要求5所述的密闭型电池的制造方法，其中，所述激光的光斑直径为所述引线厚度的1/2 1/10。
全文摘要
在将由正极板(1)和负极板(2)隔着隔膜(3)进行卷绕或者层叠而成的电极组(4)收纳在电池壳体(5)内、并将该电池壳体(5)的开口部用封口板(10)进行封口的密闭型电池中，采用激光焊接将从电极组(4)的任一个极板导出的引线(11)与封口板(10)焊接在一起，引线(11)和封口板(10)的焊接部(14)至少跨越引线(11)的端部而形成为线状。
文档编号H01M10/0587GK102203983SQ20108000309
公开日2011年9月28日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年8月5日
发明者加藤诚一, 宫田恭介, 播磨幸男, 熊泽诚二, 福冈孝博, 船见浩司 申请人:松下电器产业株式会社