专利名称：电池和用于电池的超声波焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种电池例如二次电池和一种用于电池的超声波焊接方法，并且更特别地涉及一种用于非水电解质二次电池的技术。
背景技术：
近几年来，非水电解质二次电池已经得到发展，它们能够快速充电和大功率放电并且具有良好的循环性能。这种非水电解质二次电池因此适合作为车辆二次电池以安装在混合动力车辆和电动车辆上并且用作电功率调整的储能二次电池。如上所述的二次电池具有其中电极组和浸渍在电极组中的电解质溶液被容纳在如编号为2009-26490的日本专利申请公布中所述的电池容器中的结构。在该结构中，电极组通过卷绕带形正电极和带形负电极且在其间插入隔板并且形成平面形状的合成体而形成。此外，在电机组的前和后端部分处，充当正电极的集电器的金属箔和充当负电极的集电器的金属箔伸出来而又通过卷绕彼此重叠，因此形成如图1中所示的集电片h、2b。 与外部端子电连通用于取出电流的引线5连接至集电片h、2b。弓丨线5通过在其中引线5与在发电元件的每个前和后端部处伸出的集电片2a、2b 的金属箔处于重叠的状态中超声波焊接而连接至集电片h、2b。然而，如果引线5和集电片2a、2b的金属箔直接地超声波焊接至彼此，就存在薄的金属箔破碎并且引线5连接在不正确的位置处的可能。要解决这一点，已经进行了下面的实践集电片h、2b的金属箔由夹形板^、4b夹紧，然后夹形板如、4b与引线5重叠，并且在其上从上和从下执行超声波焊接。在这种情形下，作为引线5，已经使用了一个板构件，它具有在其从连接至集电片2a、2b的部分向外部端子或与外部端子连通的零件部的区域中均勻的横截面积。此外，作为引线5，使用了具有矩形横截面的板构件从而便于超声波焊接。需要降低电阻和外部端子之间的部分的电阻从而提高电池的快速充电性能和大功率放电性能。降低电阻需要增大引线5的横截面积。如果引线5的横截面积很难沿电极组的绕组轴线的方向即由于产品限制的宽度方向增大，横截面积会沿与电极组的绕组轴线的方向正交的方向即厚度方向增大。然而，引线5的厚度的增大会增强其抵抗施加用于连接引线5至集电片h、2b的超声波振动的刚度。因此，很难传递焊接所需的超声波振动。因此，引线5和集电片加、2匕的金属箔就没有充分地结合，从而难以保证所需的结合强度。可替换的是，除了上述超声波焊接之外，激光焊接已知为一种用于焊接集电片加、 2b的金属箔和引线5的方法。激光焊接使用激光来结合集电片h、2b的金属箔和引线5。 然而，存在隔板可能会由激光的热在由激光结合的部分处损坏。为此，激光的输出不能增大，并且因此，可能不能保证所需的结合强度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电池和一种用于电池的超声波焊接方法，该方法能够通过应用超声波焊接实现引线电阻的降低并且保证良好的结合强度。依照一个实施例的电池包括容器；容纳在容器中并且包括正电极和负电极的电极组；多个从电极组的正电极和负电极中的任一个延伸并且彼此重叠的集电片；通过超声波焊接结合至至少一个集电片的引线；设计成封闭容器的开口部分的盖；设置在盖上并且经由引线连接至至少一个集电片的外部端子。另外，引线具有在引线从超声波焊接部分向至少一个集电片到外部端子的延伸的中间中的增大的横截面积。另外，一种用于依照一个实施例的电池的超声波焊接方法，包括下列步骤通过将从包括正电极和负电极的电极组的正电极和负电极中的任一个延伸的多个金属箔重叠形成集电片；将引线放置在集电片的一个表面侧上，该引线配置成连接集电片和外部端子，该引线具有在导线从超声波焊接部分向集电片的金属箔到外部端子的延伸的中间中的增大的横截面积；将阶台置于集电片的另一个表面侧上；通过使用超声波振动单元向引线、集电片的金属箔和阶台施加载荷和超声波振动来超声波焊接引线和金属箔。
图1是正电极集电片附近的透视图，显示了传统电池的配置。图2是显示依照第一实施例的电池的配置的透视图。图3是其中正电极引线连接至依照第一实施例的电池的正电极集电片的部分附近的透视图。图4是围绕依照第一实施例的电池的引线前端部、盖和外部端子的部分的剖视图。图5是显示如何执行引线和集电片的超声波焊接的剖视图。图6是其中具有逐渐增大的横截面积的正电极引线连接至依照第二实施例的电池的正电极集电片的部分的附近的透视图。图7是其中在具有变化的横截面积的部分中具有曲面的正电极引线连接至依照第三实施例的电池的正电极集电片的部分的附近的透视图。
具体实施例方式下文中，将参照附图详细描述电池和用于本发明的实施例的电池的超声波焊接方法。(第一实施例)图2是显示依照本发明的第一实施例的电池的配置的透视图。图3是其中正电极引线连接至依照第一实施例的电池的正电极集电片的部分附近的透视图。图2中所示电池是使用非水电解质的电池，并且包括容器12、多个集电片2&、213(33，北)、引线^1至5(3(63 至6c)、盖11和外部端子9 (10)。集电片2a、2b (3a, 3b)均从包括正电极和负电极的电极组 1的正电极或负电极延伸并且彼此重叠。引线如至5(3(6&至6c)均通过超声波焊接结合到至少一个集电片h、2b(3a，3b)上。盖11配置成封闭容器12的开口部分。外部端子9(10) 设置在盖11上并且经由相应的引线如至5(3(6&至6c)连接至相应的集电片h、2b (3a，3b)。
每个引线fe至5c (6a至6c)均具有在其从超声波焊接部分向相应的集电片2a、 2b (3a, 3b)到相应的外部端子9(10)的延伸的中间增大的横截面积。容器12是由成型金属板例如铝或铝合金形成的。电极组1通过螺旋地缠绕其间插入未示出的隔板的片形正电极和片形负电极，然后将合成体形成能够容纳在容器12中的平面形状。正电极是通过向由铝箔或铝合金箔制成的集电器上施加正电极活性材料制造的。 未示出的非水电解质溶液容纳在容器12中并且浸渍在电极中。正电极集电片2a、2b是通过部分地延伸正电极的集电器形成的。另一方面，负电极集电片3a、!3b是通过部分地延伸负电极的集电器形成的。正电极引线fe至5c和负电极引线6a至6c与各自的电极的集电片的金属箔重叠，并且通过超声波焊接分别连接在正电极连接部7和负电极连接部8处。为了防止在连接时集电片h、2b(3a，3b)的薄金属箔破碎并且重叠的集电片2a、 2b (3a, 3b)移动，集电片h、2b(3a，3b)的金属箔由夹形板^、4b夹紧并且与相应的引线fe 至5c (6a至6c)重叠，并且之后，在其上从上面和下面执行超声波焊接。图4是围绕依照第一实施例的电池的引线前端部50、盖11和外部端子9的部分的剖视图。引线fe的引线前端部50电连接至外部端子9。塑料13布置在引线前端部50和盖11之间，并且塑料14布置在外部端子9和盖11之间，这样外部端子9和盖11彼此电隔离。注意到围绕引线前端部50、盖11和外部端子10的部分也是以相同方式形成的。引线fe至5c电连接正电极集电片2a、2b和正电极外部端子9。引线6a至6c电连接负电极集电片3a、!3b和负电极外部端子10。每个引线均包括厚引线如(6幻、其中引线的横截面积阶梯式变化的阶梯部分和薄引线5c (6c)。超声波焊接至集电片2a、2b 的超声波焊接部分(正电极连接部7和负电极连接部8)形成于薄引线5c(6c)中。因此，降低其中形成有超声波焊接部分的引线5c(6c)的厚度便于焊接引线 5c (6c)和集电片h、2b(3a，3b)所需的超声波振动的传递。另外，超声波焊接部分附近的引线5c (6c)的厚度降低并且过渡至在其从超声波焊接部分到外部端子9(10)的延伸的中间中具有增大的厚度的引线fe(6a)。这种配置可以使设计成从集电片h、2b(3a，3b)向外部端子9(10)传递电流的路径中由横截面积的减小导致的电阻的增大最小化。在这一点上，越靠近超声波焊接部分中其中横截面积增大的部分，就越大地抑制了电阻的增大。图5是显示如何执行引线5和集电片h、2b的超声波焊接的剖视图。将使用图5 描述用于电池的超声波焊接方法。在此，将描述集电片加和引线5c的超声波焊接。应当注意，集电片2b和引线5c的超声波焊接可以与集电片加和引线5c的超声波焊接以相同的方式执行，且超声波振动单元15移动和布置在集电片2b侧。首先，形成集电片2a，其中多个金属箔从包括正电极和负电极的电极组的正电极或负电极延伸并且彼此重叠。然后，集电片加的金属箔由夹形板如夹紧。接下来，设计成连接集电片加和外部端子9的薄引线5c置于集电片加的一个表面侧上。另外，阶台16置于集电片加的另一个表面侧上。随后，施加载荷，并且由超声波振动单元15向引线5c、集电片加的金属箔、夹形板如和阶台16施加超声波振动。因此， 引线5c、夹形板4和集电片加的金属箔被超声波焊接。
如上所述应用超声波焊接可以立即堆叠和焊接集电片加的薄金属箔。另外，当需要施加大载荷时，大载荷可以被阶台16接收。此外，使用超声波焊接消除了否则如在激光焊接的情况下将由热导致的损坏。(第二实施例)图6是其中具有逐渐增大的横截面积的正电极引线5a、5c和5d连接至依照第二实施例的电池的正电极集电片h、2b的部分的附近的透视图。在图6中所示的第二实施例中，引线包括厚引线5a、薄引线5c和具有从引线5c向引线fe逐渐增大的横截面积的锥形部分5d。与如上所述的依照第二实施例的电池一样，因为横截面积从引线5c向具有锥形部分5d的引线fe逐渐地增大，所以可以实现与依照第一实施例的电池相同的效果。(第三实施例)图7是其中在具有变化的横截面积的部分中具有曲面的正电极引线连接至依照第三实施例的电池的正电极集电片的部分的附近的透视图。在图7中所示的第三实施例中，引线包括厚引线5a、薄引线5c和具有从引线5c向引线fe逐渐增大的横截面积的曲面部分5e。与如上所述的依照第三实施例的电池一样，因为横截面积从引线5c向具有锥形部分5e的引线fe逐渐地增大，所以可以实现与依照第一实施例的电池相同的效果。如上所述，依照第一至第三实施例的电池可以在具有小横截面积的部分处执行集电片和引线的超声波焊接，并且因此便于所需超声波振动向超声波焊接部分的传递。此外， 因为引线的横截面积在从超声波焊接部分向外部端子的区域中增大，所以可以抑制电阻的增大。虽然到目前为止已经描述了本发明的一些实施例，但是这些实施例仅仅是示意性的，并且因此并非用来限制本发明的范围。新颖的实施例可以使用各种其它形式实现，并且可以做出各种省略、替换和修改而不脱离本发明的主旨。这些实施例和它们的修改包括在本发明的范围和主旨内，并且还包括在权利要求书及其等效物的范围中所述的本发明的范围中。
权利要求
1.一种电池，包括容器；容纳在容器中并且包括正电极和负电极的电极组；多个从电极组的正电极和负电极中的任一个延伸并且彼此重叠的集电片；通过超声波焊接结合至至少一个集电片的引线；设计成封闭容器的开口部分的盖；设置在盖上并且经由引线连接至至少一个集电片的外部端子，其中，引线具有在引线从超声波焊接部分向至少一个集电片到外部端子的延伸的中间中的增大的横截面积。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，引线具有其中横截面积在从超声波焊接部分向外部端子的延伸的中间中的阶梯式增大的阶梯部分。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，引线具有其中横截面积在从超声波焊接部分向外部端子的延伸的中间中的逐渐增大的锥形部分。
4.一种用于电池的超声波焊接方法，包括下列步骤通过使从包括正电极和负电极的电极组的正电极和负电极中的任一个延伸的多个金属箔重叠形成集电片；将引线放置在集电片的一个表面侧上，该引线配置成连接集电片和外部端子，该引线具有在导线从超声波焊接部分向集电片的金属箔到外部端子的延伸的中间中的增大的横截面积；将阶台置于集电片的另一个表面侧上；以及通过使用超声波振动单元向引线、集电片的金属箔和阶台施加载荷和超声波振动以超声焊波接引线和金属箔。
5.如权利要求4所述的用于电池的超声波焊接方法，其特征在于，还包括通过使用夹形板夹紧集电片的金属箔的步骤，其中，在超声波焊接的步骤中，通过使用超声波振动单元向引线、集电片的金属箔、阶台和夹形板施加载荷和超声波振动来超声波焊接弓I线、夹形板和集电片的金属箔。
全文摘要
本发明提供了一种电池，它包括容器、包括正电极和负电极的电极组、多个从电极组的正电极和负电极中的任一个延伸并且彼此重叠的集电片；通过超声波焊接结合至至少一个集电片引线、设计成封闭容器的开口部分的盖和设置在盖上并且经由引线连接至至少一个集电片的外部端子，其中引线具有在引线中从超声波焊接部分向至少一个集电片到外部端子的延伸的中间增大的横截面积。
文档编号H01M2/26GK102412380SQ201110227438
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年9月21日
发明者富冈泰造, 池谷之宏, 相泽隆博 申请人:株式会社东芝