密封型蓄电池的焊接方法、密封型蓄电池和盖体的制作方法

密封型蓄电池的焊接方法、密封型蓄电池和盖体的制作方法
【专利摘要】一种密封型蓄电池的焊接方法，所述密封型蓄电池设有壳体，其构造成在其内封装电极和电解液；盖体，其构造成覆盖所述壳体；和两个端子，其插入到设置在盖体中的孔中，连接到一对电极，并且由不同于引线材料的成分的材料形成，所述焊接方法包括：沿着盖体压扁和延展两个端子中的每个端子的远端侧，并且沿着端子的远端侧的周缘与盖体之间的边界线且交替地和反复地经过视作参考线的边界线的端子侧上的位置和边界线的盖体侧上的位置进行连续焊接。
【专利说明】密封型蓄电池的焊接方法、密封型蓄电池和盖体
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2012年8月13日提出的先前日本专利申请N0.2012-179292并且要求该先前日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并在本申请中。
【技术领域】
[0003]本发明的实施例涉及一种具有不同种类的金属材料焊接在一起的零件的密封型蓄电池的焊接方法，和密封型蓄电池及使用所述焊接方法形成的盖体。
【背景技术】
[0004]密封型蓄电池设有壳体，其构造成将电极和电解液封装在其内；盖体，其构造成覆盖所述壳体；端子和设置在盖体上的引线。
[0005]在端子插入到设置在盖体中的孔内后，借助压力机从所述盖体的背侧挤压所述端子。此时，在所述端子和盖体之间存在绝缘体，所述端子和盖体彼此绝缘。所述端子被延展以形成盘形形状，并且它的周缘部分激光焊接到所述盖体的背侧以结合到它上。沿着所述端子的周缘部分连续或间断地进行焊接。
[0006]应注意，作为所述端子的材料，使用例如铝合金5052材料等材料，和作为所述盖体的材料，使用比5052材料具有更高热导率的纯铝材料(1050材料等)。
[0007]在密封型蓄电 池的上述焊接方法中存在下述问题，即虽然铝合金5052材料和纯铝材料1050材料在线性膨胀系数方面是彼此相同的，但是它们在热扩散系数方面彼此显著不同，即它们分别具有例如57.0和92.9mm2/s作为热扩散系数的数值。因为这个原因，当进行连续焊接时，因在焊接时吸收的热而在所述端子和盖体之间引起相当大的热应力，并且在某些情况下产生裂纹。当产生裂纹时，存在裂纹在结合部分处引起电阻增大的可能性。
[0008]此外，当进行间断焊接时，反复地进行辐射激光和不辐射激光，在焊接终点，施加激光的部分迅速冷却，并因而存在可能容易产生裂纹的问题。
[0009]因此，具有低裂纹产生率的密封型蓄电池的焊接方法是优选的。

【发明内容】

[0010]本发明的实施例提供一种密封型蓄电池的焊接方法，其能够降低裂纹产生率并且进行稳定的焊接。
[0011]根据所述实施例，密封型蓄电池的焊接方法包括:沿着盖体压扁和延展两个端子中的每个端子的远端侧，所述盖体包括连接到发电元件的引线，所述发电元件包括电解液，所述两个端子插入到设置在盖体中的孔内、连接到一对电极并且由不同于引线材料的成分的材料形成；和沿着端子远端侧的周缘和盖体之间的边界线并且交替地和反复地经过视作参考线的边界线的端子侧上的位置和在边界线的盖体侧上的位置进行连续焊接，以便形成正弦焊接轨迹，正弦焊接轨迹的周期满足条件Β/2〈?α/2π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊缝宽度，至少部分正弦焊接轨迹包括从端子侧朝向盖体侧向外突出的位置。[0012]上面的焊接方法可降低裂纹产生率和进行稳定的焊接。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是示出根据一个实施例的密封型蓄电池的分解透视图；
[0014]图2是示出整合到密封型蓄电池中的盖体的平面图；
[0015]图3是示出用于形成盖体的端子焊接方法的说明图；
[0016]图4是示出焊接轨迹与边界线的入射角度和从用于形成盖体的端子焊接方法的实验结果获得的焊接幅值所推导出的裂纹长度的说明图。
【具体实施方式】
[0017]图1是示出盖体50整合到根据一个实施例的密封型蓄电池中的透视图。图3是示出用于形成盖体50的端子焊接方法的说明图。图4是示出焊接轨迹与边界线P的入射角度和从实验结果获得的焊接幅值推导出的裂纹长度的说明图。
[0018]所述密封型蓄电池设有壳体，所述壳体在它的上部分上具有开口部分并且构造成将电解液和一对电极封装在其内；盖体50，其构造成覆盖所述壳体的开口部分；和一对端子60和61，其连接到所述成对的电极。
[0019]如图2所示，盖体50设有盖主体51和端子60、61，端子60、61是用在热扩散系数方面不同于盖主体51的材料的铝合金材料制成的。
[0020]盖主体51是用热扩散系数约为92.9mm2/s的纯铝材料1050材料(纯铝材料或者第一铝合金材料)形成的，后面将说明的端子60和61是用热扩散系数约为57.0mmVs的铝合金5052材料(第二铝合金材料)形成的。铝合金5052材料包含2.56%的镁。应注意，上面金属材料中的每一种金属材料都具有24 μ m/m.°C的线性膨胀系数。
[0021]端子60和61中的每个端子的远端60a或61a设置在盖主体51的背侧(另一侧)上。远端60a或61a被延展以沿着盖主体51的背侧形成盘形形状。如图3所示，通过沿着远端60a或61a的周缘和盖主体51之间的边界线P并且交替地和反复地经过视作参考线的边界线P的远端60a或61a侧上的位置和边界线P的盖主体51侧上的位置进行连续焊接，形成结合部分70。
[0022]如上所述那样构造的密封型蓄电池通过下述方法制造。即一对端子60和61的远端60a和61a插入到设置在盖主体51中的一对孔部分52和53内。然后,远端60a和61a中的每个远端都通过使用压力机或类似装置压扁以形成盘形(圆形)形状，由此挤压以便使端子60或61不能从孔部分52或53脱出。
[0023]然后，在后面将要说明的条件下，通过激光焊接，沿着远端60a或61a的周缘和盖主体51之间的边界线P并且交替地和反复地经过视作参考线的边界线P的远端60a或61a侧上的位置和边界线P的盖主体51侧上的位置进行连续焊接，形成正弦焊接轨迹。应注意，所述焊接设定成使得焊接轨迹是正弦轨迹，部分焊接轨迹具有从端子60或61侧朝向盖主体51侧向外突出的位置。
[0024]下面将说明连续焊接轨迹的幅值W和正弦周期L的设定。也就是说，当幅值是W，正弦周期是L且焊缝宽度是B时，使该设定满足条件B/2〈W〈L/2 。
[0025]例如，如果假设圆形远端60a或61a的直径是5.4mm,具有六个峰值/波谷的正弦激光焊接的焊缝宽度B是0.6mm,则正弦焊接轨迹的幅值W变成为0.3到0.45mm。当焊接一圈时形成结合部分70。
[0026]下面将说明上面提及的条件的推导过程。即表示任意波的公式y=Wsin?x。波的倾斜角度定义如下。应注意，根据实验数值，在焊接轨迹与结合面的交叉点处的切向分量的倾斜角度为45°或更小是必需的，并因而获得下述表达式:
[0027]dy/dx=ff ω cos ω χ < I, co=2ji/L。
[0028]为了得到节点与结合面重合的轨迹，得到满足ωχ=0，π,2π的位置，并且还得到COS ω X=10 因此从 Wco < I 得到 W < L/2 31。
[0029]一方面，幅值W大于焊缝宽度B，并因而得到W >Β/2。因此，焊接轨迹应满足上面提及的条件B/2〈W〈L/2ji。
[0030]另一方面，以这样的方式进行设定，即使得焊接轨迹具有焊接轨迹的至少一些部分从端子60或61侧朝向盖主体51侧突出的正弦轨迹。下面将说明上述内容的原因。
[0031]在焊接中，在位于光束施加位置的小孔(keyhole)处的金属材料被熔化/蒸发。当所述光束移动时，由熔化的金属材料构成的焊接熔池用在其头部处的小孔形成。此时，熔化的金属材料从小孔侧流向后侧。
[0032]因此，当焊接从由纯铝材料构成的盖主体51侧朝向由包含镁的铝合金构成的端子60或61侧前进时，所述包含镁的铝合金流入到纯铝材料侧中。以这种方式形成的结合部分70形成为含有镁，并且 根据实验结果，在结合部分70处，裂纹产生率变得很高，裂纹长度变得很大。
[0033]相反地，当焊接从由包含镁的铝合金构成的端子60或61侧朝向由纯铝材料构成的盖主体51侧前进时，包含镁的铝合金不流入到纯铝材料侧中。以这种方式形成的结合部分70只含有非常小量(例如1%或更少)的镁，在结合部分70处具有很低的裂纹产生率，并且裂纹长度变得很小。
[0034]应注意，如图4所示，可以看到焊接轨迹与边界线P的入射角度和从焊接轨迹的幅值推导得到的裂纹长度之间的关系:当入射角度是45°或更小，并且所述焊接轨迹的方向是由端子60或61侧朝向盖主体51侧形成的时，裂纹长度变得更小。
[0035]根据密封型蓄电池的这种焊接方法，即使当作为焊接对象的盖主体51和端子60或61之间在热扩散系数方面的差很大时，焊接穿过在热扩散系数方面相差很大的零件(边界线P)的位置的数量能够减少，并且因此希望因膨胀量差异引起的热应力将缓解。
[0036]此外，结合部分70与边界线P交叉处的角度是约30°，并因而在边界线P处的结合宽度变得足够大。因此，因膨胀量差异引起的热应力分散，并由此能够防止裂纹产生。进一步地，通过防止镁流入到结合部分70中能够减小裂纹产生率和缩短裂纹长度。
[0037]而且，通过使焊接轨迹具有正弦形，在端子60或61与盖主体51之间的边界上的结合部分70间断地形成。由此，所述焊接方法具有的优点是当在部分结合部分70中产生裂纹时，所述裂纹不能延伸到相邻的结合部分70，并且维持热传导。
[0038]如上所述，根据这个实施例的密封型蓄电池的焊接方法，能够进行具有低裂纹产生率的稳定焊接，并且获得具有高等级品质和可靠性的密封型蓄电池10与盖主体50。
[0039]尽管已经说明了某些实施例，这些实施例仅以实例的方式示出，并不试图限制本发明的保护范围。确实，这里说明的新颖的实施例可以多种其它方式实现；此外，在不偏离本发明的精神的前提下，可对这里说明的实施例的形式做出多种忽略、替代和改变。所附权利要求及它们的等同意图覆盖落入本发明的精神和保护范围的所述形式或修改。
【权利要求】
1.一种密封型蓄电池的焊接方法，包括: 沿着盖体压扁和延展两个端子中的每个端子的远端侧，所述盖体包括连接到具有电解液的发电元件的引线，所述两个端子插入到设置在盖体中的孔内、连接到一对电极并且由不同于引线材料的成分的材料形成；和 沿着端子的远端侧的周缘和盖体之间的边界线且交替地和反复地经过视作参考线的边界线的端子侧上的位置和边界线的盖体侧上的位置进行连续焊接，以形成正弦焊接轨迹，所述正弦焊接轨迹的周期满足条件Β/2〈?α/2π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊缝宽度，并且至少部分正弦焊接轨迹包括从端子侧朝向盖体侧向外突出的位置。
2.根据权利要求1所述的密封型蓄电池的焊接方法，其特征在于， 引线材料和端子材料中的每种材料都具有相同的热膨胀系数。
3.一种密封型蓄电池，包括: 壳体，其构造成在其内封装电极和电解液； 盖体，其构造成覆盖所述壳体，并且包括连接到具有电解液的发电元件的引线； 两个端子，其插入到设置在所述盖体中的孔内，连接到一对电极，并且由不同于引线材料的成分的材料形成；和 连续焊接的结合部分，其包括正弦焊接轨迹，所述正弦焊接轨迹沿着沿盖体延展的端子远端侧的周缘与盖体之间的边界线、且交替地和反复地经过视作参考线的边界线的端子侧上的位置与边界线的盖体侧上的位置而形成，所述正弦焊接轨迹的周期满足条件B/2〈W〈L/2 ，其中，W是 幅值，L是正弦周期和B是焊缝宽度，并且至少部分正弦焊接轨迹包括从端子侧朝向盖体侧向外突出的位置。
4.根据权利要求3所述的密封型蓄电池，其特征在于， 引线材料和端子材料中的每种材料都具有相同的热膨胀系数。
5.一种盖体，其构造成覆盖壳体并且包括连接到具有电解液的发电元件的引线，所述壳体在其内封装一对电极和电解液，所述盖体包括: 盘形盖主体； 一对设置在盖主体中的孔部分； 一对从盖主体的一个表面侧插入到所述成对孔部分中的端子，其连接到所述成对的电极,并且由不同于引线材料的成分的材料形成；和 连续焊接的结合部分，其设置在所述盖主体的另一表面侧上，并且包括正弦焊接轨迹，所述正弦焊接轨迹沿着沿盖体延展的端子远端侧的周缘与盖体之间的边界线、且交替地和反复地经过视作参考线的边界线的端子侧上的位置和边界线的盖体侧上的位置而形成，所述正弦焊接轨迹的周期满足条件B/2〈W〈L/2 π，其中，W是幅值，L是正弦周期和B是焊缝宽度，并且部分正弦焊接轨迹包括从端子侧朝向盖体侧向外突出的位置。
6.根据权利要求5所述的盖体，其特征在于， 引线材料和端子材料中的每种材料都具有相同的热膨胀系数。
【文档编号】H01M10/04GK103594723SQ201310351115
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】坂井哲男 申请人:株式会社东芝