专利名称：二次电池及二次电池的制造方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及二次电池及二次电池的制造方法。
背景技术：
近年，在以锂离子电池为代表的二次电池中，以车载用途为中心的各种用途不断扩展，生产一直在扩大。在制造二次电池时，多采用将电池的构成部件封入金属箱内的制造方法。此外，为了提高二次电池的空间效率，与以往的圆形箱相比，多采用方形的电池箱。无论是在圆形还是方形的电池箱的情况下，能够高效率地制造构造体的激光焊接多被用于锂离子电池的制造。 在锂离子电池的制造工序中，经常使用激光焊接的工序是以下三个工序。I、连接铝罐本体和帽体的帽缝焊接。2、用于堵塞注入电解液的注液口的封闭焊接。3、用于将多个电池电学并联或串联的部件焊接。但是，前述工序中2的封闭焊接工序必须对容易被电解液污染的注液口周边进行激光焊接，所以，其因技术难度高而广为人知。当在注液口附着电解液的状态下放置封口用的金属盖并进行焊接时，由于电解液中所含有的电解质或溶媒的影响，将产生焊接缺陷。此夕卜，即使在通过吸引或擦拭除去电解液之后进行焊接，也将以一定的比例发生可视为由电解液引起的接合不良。
发明内容
本发明所要解决的课题是提供一种能够抑制由残留于注液口附近的电解液引起的缺陷的发生，并能实现高品质及高可靠性的二次电池及二次电池的制造方法。实施方式的二次电池具有容器，其具有用于注入电解液的注液口，并同时收容电极体和从注液口注入的电解液；以及封口盖，固定于容器并堵塞注液口，容器在注液口周围的规定区域具有沿注液口的外缘并列延伸的多个槽，封口盖以堵塞注液口的方式被设置于多个槽之上，并被固定于容器。实施方式的二次电池的制造方法是在注入了电解液的容器的注液口周围的规定区域通过激光照射形成沿注液口的外缘并列延伸的多个槽，在所形成的多个槽之上以堵塞注液口的方式放置封口盖，通过激光焊接将所放置的封口盖固定于容器。根据上述的二次电池及二次电池的制造方法可知，能够抑制由残留于注液口附近的电解液引起的缺陷的发生，并能实现闻品质及闻可罪性。
图I是表示一个实施方式的二次电池的概略构成的外观立体图。图2是放大表示图I所示的二次电池所具有的容器的封口盖周边的平面图。图3是图2的Al-Al线的剖面图。
图4是用于说明图2及图3所示的槽的始端及终端的说明图。图5是表示制造图I所示的二次电池的制造工序的流程的流程图。图6是用于说明图5所示的制造工序中的激光照射的说明图。图7是在图2所示的封口盖上描画了焊接痕的平面图。图8是用于说明通过连续波激光照射产生的焊接痕和通过脉冲激光照射产生的焊接痕的说明图。
具体实施例方式参照附图对一实施方式加以说明。如图I所示，本实施方式的二次电池I具有电极体2 ;容器3，其同时收容该电极 体2和电解液；一对正极端子4及负极端子5。作为该二次电池1，例如，可列举出锂离子电池等非水电解质二次电池。电极体2通过作为发电元件的正极板及负极板夹着隔板卷成螺旋(spiral)状来形成，与电解液一同被收纳于容器3内。容器3为扁平的长方体形状的外装容器，例如由铝或铝合金等金属形成。该容器3具有上端(图I中)开口的一端开口的容器本体3a和堵塞该容器本体3a的开口的矩形板状的盖体3b,该盖体3b焊接于容器本体3a上,形成为液密状态。正极端子4设于盖体3b的长度方向的一端部，负极端子5设于其另一端部。这些正极端子4及负极端子5分别连接于电极体2的正极及负极，从盖体3b的上面突出。此夕卜，任一方的端子，例如正极端子4电连接于盖体3b，与容器3形成相同电位。负极端子5贯穿盖体3b并延伸，在该负极端子5和盖体3b之间设有由合成树脂或玻璃等绝缘体构成的密封件，例如密封垫(gasket)(未作图示)。该密封件将负极端子5和容器3之间气密地密封,并且电绝缘。盖体3b的中央部设有例如矩形的安全阀6。该安全阀6通过使盖体3b的一部分变薄至厚度的一半左右来形成，该薄体部分的上面中央部形成刻印。在由于二次电池I的异常等而在容器3内产生气体、容器3的内压上升至规定值以上的情况下，安全阀6成为开阀状态并将容器3内的气体放出，从而降低容器3的内压，防止二次电池I的破裂等问题。再有，在盖体3b形成用于向容器3内注入电解液的注液口 7。该注液口 7为贯通孔，例如形成为圆形。电解液自注液口 7被注入到容器3内。此外，如图2及图3所示，在盖体3b形成沿注液口 7的外缘并列延伸的多个槽8。这些槽8形成于盖体3b表面中的包含注液口 7在内的规定区域，S卩，注液口 7周围的规定区域R1。该规定区域Rl例如是以注液口 7的中央为中心的半径数mm左右的圆形区域，该半径大于封口盖9的半径。各槽8从注液口 7的外缘至规定区域Rl的外缘排列于与注液口 7的外缘交叉的方向即半径方向上，形成槽区域。这些槽8通过一个槽以spiral状(螺旋状)存在来形成，但并不限于此，例如，也可以通过存在多个环状的槽来形成。在此，以螺旋状向盖体3b上的注液口 7周围的规定区域Rl照射激光，通过螺旋状的一个槽来形成各槽8。此时，照射具有使金属熔化的功率的激光。如图4所示，激光照射的起点Pl在与注液口 7的外缘相邻的位置上，激光从内向外以螺旋状进行照射；激光照射的终点P2在规定区域Rl的外缘上的位置。此时，与激光照射的起点Pl对应的槽8的起始端最初为半圆的圆弧形状，当形成与该起点Pl相邻的槽8时，该槽8与起点Pl重叠，因此最初的形状发生变形，成为比半圆的圆弧短的扇形的圆弧形状。另一方面，与激光照射的终点P2对应的槽8的终端位于最外周，因此与起始端不同，成为半圆的圆弧形状。此外，通过激光焊接在盖体3b固定有堵塞注液口 7的封口盖9。该封口盖9例如通过铝或铝合金等金属来形成，以堵塞注液口 7的方式设于各槽8上并固定于盖体3b。封口盖9例如形成圆形，其半径形成为大于注液口 7的半径而小于规定区域Rl的半径。接下来，对前述二次电池I的制造工序(制造方法)加以说明。
如图5所示，首先，使用电解液注入装置从注液口 7向容器3内注入电解液(步骤SI)，其后，将已注入电解液的容器3提供给激光照射装置(步骤S2)。接着，使已注入电解液的容器3的周围气体环境成为减压状态(步骤S3)。再者，容器3的整体或仅封口盖9所在的上部被封入密闭空间，即激光照射装置的腔室内。腔室内的密闭空间的气体环境例如为在N2的气体环境下减压至20kPa。通过步骤S3减压后，使用激光照射装置向容器3的注液口 7的周围(前述规定区域Rl)照射激光，在容器3的盖体3b上的规定区域Rl形成各槽8 (步骤S4)。此时，如图6所示，激光照射装置使用激光照射部11从内向外以螺旋状向盖体3b上的规定区域Rl照射具有使金属熔化的功率的激光。由此，形成螺旋状的一个槽，结果，形成沿注液口 7的外缘并列延伸的多个槽8。同时，借由金属因激光而熔融时的热，附着于注液口 7周围的电解液蒸发而被去除。在不去除该附着的电解液而在后面工序中将封口盖9激光焊接到盖体3b的情况下，将频繁发生穿孔等焊接缺陷。再者，激光照射装置从预先对注液口 7的周围(包含规定区域Rl的区域)进行拍摄所得的图像数据提取注液口 7，对该所提取的注液口 7进行图像处理并确定坐标，以所获得的坐标值为基准对激光照射位置进行修正，同时将具有使金属熔融的功率的激光聚集到注液口 7周围，以螺旋状进行扫描照射。作为该激光扫描的扫描方式，优选采用使用流电扫描仪(Galvano scanner)等扫描仪的扫描方法，因为这种扫描方法能够高速地进行激光扫描。不过，也可以采用使容器3的工件本体旋转的方法或使用机器人等移动机构使光学系统移动的方法。再者，也可以在形成多个槽8之前，通过吸收体将溢于容器3的注液口 7周围的电解液吸收。该情况下，可以更可靠地对附着于注液口 7周围的电解液进行去除。此外，在注液口 7的贯通孔上端形成锥状的情况下，也可自该锥形部分形成槽8。接下来，在通过步骤S4形成槽8后，通过机器人等放置装置将封口盖9以堵塞注液口 7的方式放置于容器3的盖体3b的各槽8上(步骤S5)，在前述的减压状态下，将封口盖9激光焊接并固定于容器3的盖体3b (步骤S6)，最后，进行出库检测等规定的检查(步骤 S7)。在激光焊接中，激光照射装置使用激光照射部11向封口盖9的盖体3b上的表面区域以圆环状照射具有使金属熔化的功率的激光，该激光的功率比用于形成前述槽8的激光的功率高(例如用于形成槽8的激光功率的2倍左右)。由此，沿注液口 7的外缘以圆环状照射激光，封口盖9被焊接于盖体3b。如图7所示，通过该激光焊接，将封口盖9和盖体3b固定的焊接痕(焊接部)9a形成为圆环状，位于多个槽8的最外缘(规定区域Rl的外缘)的内侧，即注液口 7—侧。此时，封口盖9被配置为其整个外缘位于多个槽8的最外缘(规定区域Rl的外缘)的内侧，即位于注液口 7侧。再者，前述封口盖9的焊接中，在焊接该封口盖9时，与前述槽8的形成相同地，将容器3的整体或仅封口盖9所在的上部封入密闭空间，使该密闭空间内成为减压气体环境。此时，在排气速度高的情况或极限真空度高的情况下等，会从注液口 7漏出大量的电解液，因此，将减压气体环境控制在IOkPa到30kPa的范围是很重要的，例如，将20kPa的压力作为目标值对排气系统进行控制。其后，在减压气体环境中，如前所述，在封口盖9上以圆环状进行激光扫描并进行焊接，而作为该激光扫描的扫描方式，与前述槽8的形成同样地，优选采用使用流电扫描仪(Galvano scanner)等扫描仪的扫描方法,因为这种扫描方法能够高速地进行激光扫描。不过，根据扫描速度的不同，也可以采用使容器3的工件本体旋转的方法或使用机器人等移动机构使光学系统移动的方法。在此,参照图8对使用连续波激光(CW(Continuous Wave)激光)作为前述激光的情况和使用脉冲激光作为前述激光的情况加以说明。图8中，上侧为由连续波激光照射产生的焊接痕9a，下侧为由脉冲激光照射产生的焊接痕％。再者，连接波激光为时间上连续的激光，前述脉冲激光是时间上非连续的激光。如图8所示，由连续波激光照射产生的焊接痕9a成为连续的一条直线，而在由脉冲激光照射产生的焊接痕9b产生焊接缺陷Kl。在通过脉冲激光进行的焊接中，由于脉冲能量在时间上非连续，所以熔融时间短，当仅照射一次激光能量弱的激光脉冲时，焊接痕(焊珠)9b会大受其影响，因此容易发生焊接缺陷Kl。与此相对，在通过连续波激光进行的焊接中，金属的熔融时间较长，金属的熔融池连续移动，因此，即使有少许的功率变动，也几乎不会影响到作为加工痕的焊接痕9a。此外，即使在根据作为焊接对象的金属的表面状态的不同，激光的吸收率发生了变化的情况下，因为与上述相同的理由，对焊接痕9a的影响很小。因此，即使产生干扰因素，在使用通过连续波激光进行的焊接的情况下，焊接痕9a的杂乱很小，能够获得极为稳定的焊接接头。再者，对于槽8的形成，也优选使用如前所述的连续波激光。此外，脉冲激光可以取得较高的峰值功率，因此，被广泛应用于焊接加工，但是在通过脉冲激光进行的焊接中，作为加工对象的金属的熔融时间短，熔融痕成为非连续状态(所谓的拼画状态(,P、々'状態))。因此，容易产生飞溅(splash)或气孔(blow hole)等焊接缺陷，作为接头的可靠性明显低下。因此，对于要求高焊接品质的车载用途来说，大多不能使用通过脉冲激光产生的焊接接头。此外，通过脉冲激光进行的激光焊接的另一个问题点是生产率低下。具体而言，焊接速度最大只能提高到数10mm/s的程度,生产能力(through put)低,很难提高生产率。与此相对，使用光纤激光器或盘形激光器等能够以数kW级的连续输出进行振荡的固体激光器，将连续波激光用于焊接，由此，能够实现焊接的可靠性和生产率的提高。如以上所说明的，根据本实施方式，在包含注 入了电解液的容器3的注液口在内的规定区域R1，通过激光照射形成沿注液口 7的外缘并列延伸的多个槽8，在所形成的各槽8上以堵塞注液口 7的方式放置封口盖9，通过激光焊接将所放置的封口盖9固定于容器3，由此，通过形成各槽8时的激光照射所产生的热量去除残留于注液口7的周围的电解液，在去除该电解液后将封口盖9焊接于容器3。由此，能够抑制由残留于注液口 7附近的电解液引起的缺陷的发生，提闻注液口 7封闭焊接的品质，实现~■次电池I的闻品质及闻可罪性。此外，也能够以高产量制造二次电池I。再有，残留于注液口 7周围的电解液会进入各槽8，因此大范围扩散的电解液淤积得到抑制，所以残留的电解液对后面工序的激光焊接的影响得到抑制。因此，能够更可靠地抑制由残留于注液口 7附近的电解液引起的缺陷的发生，进一步提闻注液口 7封闭焊接的品质。此外，向注液口 7周围的规定区域Rl沿注液口 7的外缘以螺旋状照射激光，形成多个槽8，由此能够在短时间内形成沿 注液口 7的外缘并列延伸的各槽8，所以，能够缩短二次电池I的制造时间。此外，以注液口 7为中心从内向外依次形成多个槽8，由此，与从外向内依次形成的情况相比，能够更可靠地从注液口 7的周围去除所残留的电解液，由此，能够更可靠地抑制由残留于注液口 7附近的电解液引起的缺陷的发生。在此，在从内向外对规定区域Rl进行激光照射的情况下，会发生残留于注液口 7周围的电解液从内向外移动的现象，并移动至规定区域Rl以外，即与对容器3激光焊接封口盖9不相关的区域。另一方面，在从外向内对规定区域Rl进行激光照射的情况下，会产生残留于注液口 7周围的电解液从外向内移动的现象，并向与对容器3激光焊接封口盖9相关的区域即注液口 7附近聚集并结合，形成很大的液滴，所以激光难以发挥作用。因此，从内向外进行激光照射能够更可靠地从注液口 7的周围去除所残留的电解液，并能够更可靠地抑制由残留于注液口 7附近的电解液引起的缺陷的发生。再者，虽然通过从内向外照射激光来从内向外地赶走电解液，但该电解液有时也会残留(例如，电解液沿螺旋状的槽8返回)。因此，在将电解液充分赶出规定区域Rl以外时，在多个槽8的最外缘(规定区域Rl的外缘)的内侧进行焊接，由此，能够进一步降低焊接不良的发生频率。此外，在所残留的电解液中，有的电解液会在向盖体3b的各槽8上重叠封口盖9时通过毛细现象返回到内侧，但因为在径向具有多个壁(各槽8所形成的壁)，在周方向该电解液被吸收，所以很难到达内侧深处。以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子示出的，意图并不在于限定发明的范围。这些新的实施方式也可以通过其他各种方式加以实施，并能够在不超出发明主旨的范围内进行各种省略、置换，变更。这些实施方式或其变形包含于发明的范围和主旨内，同时包含于权利要求范围中所记载的发明和其均等范围内。
权利要求
1.一种二次电池，其特征在于，具有 容器，具有用于注入电解液的注液口，并收容电极体和从所述注液口注入的所述电解液；以及 封口盖，固定于所述容器并堵塞所述注液口， 所述容器在所述注液口周围的规定区域具有沿所述注液口的外缘并列延伸的多个槽， 所述封口盖以堵塞所述注液口的方式设于所述多个槽之上，并固定于所述容器。
2.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在于， 所述多个槽是通过一个槽形成为螺旋状而构成的。
3.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在于， 所述多个槽以所述注液口为中心从内向外依次形成。
4.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在于， 所述封口盖具有对该封口盖和所述容器进行固定的焊接痕， 所述焊接痕相对于所述多个槽的最外缘，被设于所述注液口一侧。
5.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在于， 所述封口盖被配置成其整个外缘相对于所述多个槽的最外缘位于所述注液口一侧。
6.根据权利要求I所述的二次电池，其特征在于， 所述封口盖具有对该封口盖和所述容器进行固定的焊接痕， 所述焊接痕形成连续的一条线状。
7.一种二次电池的制造方法，其特征在于， 在已注入电解液的容器的注液口周围的规定区域，通过激光照射形成沿所述注液口的外缘并列延伸的多个槽； 在所形成的所述多个槽之上，以堵塞所述注液口的方式放置封口盖； 通过激光焊接将所放置的所述封口盖固定于所述容器。
8.根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其特征在于， 在所述规定区域沿所述注液口的外缘以螺旋状照射激光，形成所述多个槽。
9.根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其特征在于， 以所述注液口为中心从内向外依次形成所述多个槽。
10.根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其特征在于， 将连续波激光照射用于所述激光焊接。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制由残留于注液口附近的电解液引起的缺陷的发生，实现高品质及高可靠性的二次电池的及二次电池的制造方法。实施方式中的二次电池(1)具有容器(3)，具有用于注入电解液的注液口(7)，同时收容从该注液口(7)注入的电解液和电极体(2)；封口盖(9)，固定于该容器(3)并堵塞注液口(7)，容器(3)在注液口(7)周围的规定区域具有沿注液口(7)的外缘并列延伸的多个槽(8)，封口盖(9)以堵塞注液口(7)的方式设于多个槽(8)上，并固定于容器(3)。
文档编号H01M2/36GK102623665SQ20121001889
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月20日 优先权日2011年1月25日
发明者丰田夏树, 冈田直忠, 川田义高, 矢作进 申请人:株式会社东芝