[發明專利]適合于細長形產品的密封電池

有效

• 申請號: 00106744.3
• 申請日: 2000-03-16
• 公開（公告）號: CN1267920A
• 公開（公告）日: 2000-09-27
• 發明（設計）人: 宮崎德之;山內康弘
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M2/08
• 分類號: H01M2/08;H01M10/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 黃力行

本申請基于日本申請No.11-71865，其內容在此引用作為參考。

本發明涉及密封電池，密封電池通過將封閉蓋激光焊接在電池外殼上來密封。本發明尤其涉及長方形密封電池。

近年來，密封電池已廣泛用于便攜式電子設備如移動電話、視聽設備和計算機的電源。典型密封電池包括如鎳-氫蓄電池和鎳鎘蓄電池的堿性電池以及鋰離子電池。

廣泛使用圓柱形和長方形密封電池，長方形電池由于在便攜式設備中使用時具有優良的節省空間的潛力而引起特別關注。

密封電池的結構如下。首先進行金屬板深沖壓處理形成帶有密封底殼的圓柱形外殼，由正極和負極組成的發電元件放置在外殼內，封閉蓋安裝在外殼的開口上。然后氣密密封封閉蓋和外殼的邊緣，以防止電解質或氣體的泄漏。

盡管目前趨于使用鋁合金例如將錳加入到鋁中所產生的合金，以便降低電池的重量，但仍經常使用鍍鎳鋼或不銹鋼來制備外殼。

常利用機械捻縫以形成密封。由于該技術難以密封長方形密封電池，這種電池常利用激光焊接來密封。將激光束在封閉蓋的邊緣和外殼的開口邊緣周圍掃描以進行激光焊接。電池的可靠性和壽命極大地受該焊接密封效果好壞的影響。

當利用激光焊接密封電池時，希望抑制激光束在焊接部件處的能量。這是因為封閉蓋通常經墊圈與電極端的一個相連接，如果限制激光束的能量，墊圈在激光焊接過程期間不太可能受到損壞。使用低能量的激光也使得制造過程的能量效率高。

當使用同一額定功率的激光源時，在焊接部件處設定成低功率激光可提高掃描速度。同時，用于形成電池的焊接密封的焊接裝置通常只包括一個激光源，激光源利用光纖維分裂成幾束，以便能同時焊接多個電池。如果降低激光設定功率，可同時焊接更多個電池而不用改變激光源的輸出，從而提高制造過程的效率。

然而，當降低用于密封電池的設定激光功率時，問題在于裂縫會沿激光焊接線出現。電池部件易于被激光熔化，形成金屬的熔化坑。當這些坑冷卻時，周圍金屬處產生的熱應力拉伸這些坑。當激光束的功率較低時，熔化坑的溫度突然下降，這導致大的熱應力。

當電池外殼和封閉蓋由鋁合金片構成時，焊接部件上特別容易出現裂縫。這是因為鋁合金的抗拉強度比鐵或不銹鋼的要低，并且因為鋁的導熱率高，這意味著熔化部件快速冷卻。

就一個例子而言，日本公開專利申請No.S61-3664教導了一種制備封閉蓋的技術，封閉蓋131具有卷起外緣132，卷起外緣132激光焊接到外殼10的開口邊緣上(參見圖8)。在該技術中，不存在熱量從熔化坑流向封閉蓋中心的線性路徑，這降低了熱量從熔化坑的擴散，從而降低了焊接部件處發生的熱應力。

然而，當卷起封閉蓋的外緣時，電池上表面的寬度(等于圖8的水平面長度)增加到兩倍于卷起外緣132的寬度，卷起外緣132的寬度是圖8中W2所示的封閉蓋131的厚度的二倍。當整個電池的寬度是大約幾毫米時，然而，例如在細長方形密封電池中難以使用該技術。

本發明的目的是提供通過抑制用于形成焊接密封的激光束的入射功率，并同時防止裂縫形成來簡化細長方形電池制備的技術。

本發明通過在激光焊接到密封電池的外殼開口的密封板外表面中形成凹降來實現上述目的。凹降指密封板外表面在周邊處高于中心位置。

當密封板的周邊激光焊接到開口邊緣時，密封板的凹降切斷從焊接部件到密封板中心的熱線性傳導路徑，從而抑制熱量從焊接部件的擴散。這降低了焊接部件處所產生的熱應力，并意味著裂縫少，甚至當降低激光束功率時。

在密封板的外表面形成凹降的一種方法是在用于形成密封板的材料表面上形成溝槽。另一種方法是施加壓力給除形成密封板的材料周邊部件以外的部位。通過例如鍛造法可容易形成密封板。

凹降可在非常接近外緣的密封板中形成。這表明可使該密封板窄于密封板外緣卷起的情況，如圖8所示。結果，本發明提供比傳統電池要窄的細長方形密封電池，但不出現焊接密封裂縫。

當外殼和密封板由鋁合金組成時，裂縫是個特殊問題。這表明對于由該材料形成的電池通過本發明抑制裂縫特別顯著。

結合說明本發明的特定實施例的附圖，通過如下描述，本發明的這些和其它目的、優點和特征將更清楚。在附圖中：

圖1是表示本發明第一實施例的長方形密封電池的透視圖；

圖2A和2B分別表示沿圖1的線A-A′和B-B′的電池截面圖；

圖3A-3D表示制備用于本發明的第一實施例的密封板的工藝；

圖4A表示利用密封板密封的外殼，凹降形成在密封板上，而圖4B表示利用沒有凹降的密封板密封的外殼；

圖5是表示本發明的第二實施例的長方形密封電池的透視圖；