方形密闭型电池的制造方法技术

本发明专利技术提供一种封口可靠性良好的方形密闭型电池。通过向方形外装箱的开口嵌合平面大致方形状的封口板，并向嵌合部照射使光斑中心点比该嵌合部更向所述封口板侧偏移的高能量线进行焊接，从而进行密封，所述方形密闭型电池的制造方法的特征在于，在所述封口板的四个角部中的最初焊接的角部处的从所述封口板外周缘到激光光斑中心点的距离的最大值为L1、所述最初焊接的角部以外的其余的角部处的从所述封口板外周缘到激光光斑中心点的距离的最大值为L2、所述封口板的直线部处的从所述封口板外周缘到光斑中心点的距离为L3时，L3＜L2且L3＜L1成立。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，详细而言涉及使用激光等高能量线焊接外装箱和封口板的方法。
技术介绍
具有高能量密度且为高容量的非水电解质二次电池广泛利用作为便携式电话、笔记本型个人计算机等小型的移动信息终端的驱动电源。另外，非水电解质二次电池还用于电动机动车(EV)、混合动力型电动机动车等(HEV)的驱动电源这样需要大电流的用途中。尤其是，对于将正负电极板隔着间隔件卷绕成涡卷状，将冲压成扁平状的扁平涡卷状电极体插入有底方形的外装箱中，嵌合封口板并使用激光等高能量线进行焊接而形成的非水电解质二次电池而言，由于其密闭性高，容易取出大电流，且容易将多个电池串联及 /或并联连接，因此用于上述用途。关于对这种电池密闭化的激光封口技术例如可以举出下述专利文献1 8。专利文献1日本特开平8-315788号公报专利文献2日本特开昭60-56358号公报专利文献3日本特开平11-104866号公报专利文献4日本特开昭60-6M43号公报专利文献5日本特开平8-315789号公报专利文献6日本特开2008-84803号公报专利文献7日本特开2003-282029号公报专利文献8日本特开平8-250079号公报专利文献1是向形成于金属壳体的一端的方形的开口嵌入由金属板构成的盖板， 并使激光束的光斑中心向嵌合部的内侧偏移而依次进行激光焊接的技术。根据该技术，由于使熔深区域的外周端与偏移量相应地难以到达方形壳体的外周端，因此方形壳体的外周端向外侧垂下，能够防止在焊接区域产生凹陷等形状不良和焊接强度下降。专利文献2是在向电池箱的开口缘与电池盖的接合部照射激光而进行封口的方法中，使激光的照射位置从电池箱的开口缘与电池盖的接合部偏移焊接径的5 30%的位置的技术。根据该技术，能够抑制小孔的产生。专利文献3是将铝或铝合金构成的容器主体及盖体以熔融接合部的深度(D)与熔融接合部的宽度(W)的比为1 5的方式接合的技术。根据该技术，无需使容器内部为高温，能够实现密封性高且具有不会发生根裂的接合的密封容器并且能够成品率高地制造该容器。专利文献4是在对电池容器的开口端部与电池盖的立起周缘部进行激光焊接的方法中，向离开开口端部与立起周缘部的接合面的位置照射激光的技术。根据该技术，能够防止收容在电池容器内的要件受到热量带来的不良影响。专利文献5是在向由直线状的边部和规定曲率半径的角部构成的方形壳体的开口嵌入由金属板构成的盖板，并对嵌合部进行激光焊接而形成方形电池的密闭容器的方法中，使激光束的光斑中心的轨迹的曲率半径比嵌合部的角部的曲率半径小的技术。根据该技术，能够将包括直线状的边部和规定曲率半径的角部的嵌合部在其整周良好地激光焊接。专利文献6是在对铝系金属制的外装箱和配置在外装箱的开口的铝系金属制的盖板照射激光束而焊接从而进行密封的密闭型电池的制造方法中，激光束为CW型，光束理论光斑直径为0. Imm以上0. 6mm以下，输出密度为5kW/mm2以上33kW/mm2以下的技术。根据该技术，能够使用连续振荡型激光焊接装置以100mm/S以上的高速密封铝系金属制的外装箱与盖板。专利文献7是在通过利用能量射束将外装箱与封口板的抵接区域描绘成大致方形的图案的能量照射工序而进行接合的方法中如以下方式构成的技术，即，在能量照射工序中，构成为描绘开始点S位于角部且位于比需要接合的抵接区域靠外方或内方，或者描绘结束点E位于角部且位于比需要接合的抵接区域靠外方或内方。根据该技术，能够使焊接品质稳定化，能够提高方形电池的成品率。专利文献8公开了在向由直线状的边部和规定曲率半径的角部构成且形成在金属壳体的一端的方形的开口嵌入由金属板构成的盖板，并依次对大致角轮状的嵌合部进行激光焊接而形成方形电池的密闭容器的方法中，从嵌合部的直线状的边部开始焊接，依次移动焊接部位并在嵌合部的边部结束该焊接的技术。根据该技术，能够降低熔深量的不均， 由此减少焊接不良。然而，根据上述各技术还存在产生空孔等焊接缺陷的情况，期望进一步进行改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抑制焊接缺陷的产生且封口可靠性良好的。对本专利技术要解决的问题进一步具体地进行说明。图1表示使用有底方形的外装箱的密闭型电池。方形密闭型电池构成为，向收容有具有正负电极的电极体和电解液的外装箱1的开口部嵌合平面大致长方形状的封口板2，并对该嵌合部进行激光焊接从而使其密闭。另外，电极体的正负电极与从封口板2分别突出的正负外部端子3、4连接，是能够将在内部产生的电能向外部取出的结构。在此，如果外装箱1与封口板2的激光焊接强度低，则冲击或振动等可能导致焊接部被破坏而发生漏液。因此，必须充分提高激光焊接强度。然而，外装箱的与激光正交的方向(横向)的壁厚小，因此激光热难以沿外装箱1 的横向(与电池高度方向正交的方向)散开，相对于此，封口板2为平板状，热量容易横向散开。因此，在光斑中心点位于外装箱1与封口板2的中间部而照射激光时，产生材料在外装箱侧的比在封口板侧深的位置熔融这样的热分布的不平衡。因此，产生以下这样的问题。(1)如图6(c)所示，熔融凝固部5的深度在外装箱1侧比在封口板2侧深，因该熔融凝固部5的深度的不平衡导致焊接强度无法充分地提高。(2)由于熔融状况的不均，主要在外装箱1侧熔融的材料流入外装箱1与封口板2 的间隙。由于这样的材料的流入，周围的外装箱1材料被向间隙侧拉引，其结果是在外装箱41上产生壁厚减少的部分(参照图7(a))。该壁厚减少部使焊接强度下降。(3)如果在较深位置熔融的外装箱1材料与封口板2接触，则其余热使封口板2熔融，壁厚减少部的空隙进入熔融部内部。虽然该空隙因浮力而向上部(顶面侧)移动，但在空隙离开熔融部前熔融部就凝固而形成熔融凝固部5，因此在熔融凝固部5内部产生空孔 (参照图7 (b))，存在焊接强度下降的情况。另一方面，对于密闭型电池而言，还要求提高重量能量密度，因此，作为封口板及外装箱的材料使用轻量的铝系材料(纯铝、铝合金)。然而，铝系材料的导热率高，因此容易发生上述的热逃散，容易产生焊接缺陷。因此，需要在使用轻量的铝系材料的情况下也能够抑制焊接缺陷的产生的可靠性高的焊接方法。为了解决上述问题，本专利技术如以下这样构成。本专利技术为一种，该方法通过向方形外装箱的开口嵌合平面大致方形状的封口板，并向嵌合部照射使光斑中心点比该嵌合部更向所述封口板侧偏移的高能量线进行焊接，从而进行密封，所述的特征在于，当所述封口板的四个角部中的最初焊接的角部处的从所述封口板外周缘到光斑中心点的距离的最大值为Li、所述最初焊接的角部以外的其余的角部处的从所述封口板外周缘到光斑中心点的距离的最大值为L2、所述封口板的直线部处的从所述封口板外周缘到光斑中心点的距离为L3时，L3 < L2且L3 < Ll成立。在使用如激光这样的高能量线进行焊接时，如果使光斑中心点比嵌合部更向封口板侧偏移，则照射到外装箱上的光斑面积变小，因此直接施加到外装箱上的热能变小，而另一方面照射到封口板上的光斑面积变大，直接施加到封口板上的热能变大。其结果是，外装箱侧与封口板侧的热平衡良好，确保熔融凝固部的深度的平衡，由此能够防止在熔融凝固部产生空孔。另外，通过使激光光斑中心点向封口板侧偏移而进行焊接，虽然主要在封口板侧熔融的材料流入外装箱与封口板的间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：细川弘，山本晴彦，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：