CN101361207B - 电池罐的制造方法及密封式电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池罐的制造方法及密封式电池的制造方法。对金属板进行冲深加工，将该金属板成形为呈薄壁化的有底筒状的成形体(10)后，沿着与成形体(10)的轴垂直的方向对成形体(10)的开口端附近(11)进行切断，来制造电池罐。在使第一刀片(31)沿成形体(10)的内周与该成形体(10)接触的状态下，使沿成形体(10)的外周配置的第二刀片(30)向成形体(10)的轴侧相对成形体(10)移动，来实施成形体(10)的切断。这样，成形体(10)的切断面(12)上就产生以沿着与成形体(10)的侧面垂直的方向并且朝向内侧的方式产生的朝内毛刺(13)，毛刺混入到罐内的现象受到抑制。

Description

电池罐的制造方法及密封式电池的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于一次电池或二次电池等密封式电池的电池罐的制造方法、和使用按照该方法制造而成的电池罐的密封式电池的制造方法。

背景技术

一般来讲，一次电池或二次电池等密封式电池是这样组装的，即：在将由正极、负极及电解液构成的发电元件收纳于成形为有底筒状的电池罐内后，用盖体和垫片(gasket)对电池罐的开口端进行封口。

在所述组装工序中，当金属等异物混入到电池罐内时，例如正极与负极之间会造成内部短路。这样，就有出现电池的输出功率下降或产生异常气体等情况的可能性。因此，在组装电池的工序中，人们防止异物混入到电池罐内，来谋求电池的可靠性的提高。

所述电池罐是这样制造的，即：对金属板进行冲深加工(drawing)，来形成薄壁化的有底筒状成形体，之后沿该成形体的外周对该成形体的开口端附近进行切断。通常通过使冲头(punch)与模具(die)咬合的冲压加工进行所述成形体的切断。然而，当进行这种冲压加工时，因为在冲头与模具之间设有一定的间隙(clearance)，所以由于该间隙，在切断面上必然产生毛刺。因此，虽然能够通过将间隙最佳化来抑制毛刺的产生，但是不能完全消除。

若在成形体的切断面即电池罐的端面上产生毛刺，在将发电元件收纳于电池罐内时，例如通过形成在正极或负极的表面上的、包含活性物质的混合剂(mixture)层与毛刺接触，混合剂层的一部分会剥落。若该剥落的、混合剂层的一部分混入到电池罐内，就可能引起内部短路。此外，会有出现下述情况的可能性，即：产生在电池罐的端面上的毛刺剥落而使电池罐与盖体(封口板)造成短路(外部短路)，从而引起电压的下降。此外，还有出现下述情况的可能性，即：当将垫片嵌入到电池罐的开口端时，因毛 刺与垫片接触，垫片的一部分被损坏，由此，使得电池罐的密封程度下降。

针对所述问题，在电池罐的制造工序中，当对成形为有底筒状的成形体进行切断时，需要采取用来尽可能抑制毛刺产生的对策，但是，若要采取立足于实际情况的解决方案，采取下述对策才是很重要的，即：以产生毛刺为前提，需要采取使因毛刺引起的异物不混入到电池罐内的对策。

作为所述对策之一，专利文献1记载了下述方法，即：将成形为有底筒状的电池罐的开口端部设为比电池罐的主体部的内径宽的锥形状。通过将电池罐的开口端部设为锥形状，就能够在对电池罐的开口端进行封口的工序中回避产生在电池罐的开口端部的毛刺与垫片接触。同样，在将发电元件收纳于电池罐内时也能够回避混合剂层与毛刺接触，能够防止异物混入到电池罐内。

专利文献2和3记载了其他对策，即：除了将电池罐的开口端部设为锥形状以外，还将开口端部的端面形成为圆弧状的方法。这样，就能够防止垫片被电池罐的开口端部损坏，并能够防止混合剂层被损坏而使异物混入到电池罐内。

此外，利用下述方法将开口端部的端面形成为圆弧状。即，如图7(b)所示，在成形为有底筒状的成形体100的开口端部形成锥形部101和锥形部102，该锥形部101以内径d2大于成形体100的主要部分的内径d1的方式变宽；该锥形部102以具有更大的内径d3的方式变宽。之后，通过沿着与成形体100的侧面平行的方向(图7(b)中的箭头A所示的方向)对锥形部102进行切断，就能够将开口端部的内侧的端面形成为圆弧状，如图7(a)所示。

专利文献1：日本公开专利公报特开2001-52656号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开平9-161736号公报

专利文献3：日本公开专利公报特开平10-321198号公报

所述现有对策在降低产生在电池罐的端面上的毛刺的影响这一方面很有用，但是仍然有出现下述情况的可能性，即：由于制造工序的偏差等原因，起因于毛刺的异物混入到电池罐内，造成内部短路。特别是近年来，随着电池的小型化和大容量化，除了正极和负极的薄型化以外还有隔开这些电极的分隔件逐渐薄膜化的倾向，因此，即使原来不成为问题的微小的异物，当该异物混入到电池罐内时，成为降低电池特性的因素。此外，若产生在电池罐的端面上的毛刺被剥落，电池罐与盖体发生外部短路，就会成为引起电压下降的原因。

所述现有对策是着眼于电池组装工序中的下述工序而采取的，即：产生在电池罐的端面上的毛刺与形成在正极或负极表面上的混合剂层或者垫片等互相接触的工序。

本案发明者详细地研究产生在电池罐的端面上的毛刺在电池组装工序中怎样造成影响，结果得到了与现有观点不同的见解。下面，对该见解进行说明。

图8是表示电池的一般的组装工序的流程图。首先准备金属板，再对该金属板进行冲深加工(S1)，来形成呈薄壁化的有底筒状的成形体100。之后，对成形体100的开口端附近实施切断处理(S2)，来形成电池罐200。接着，在将发电元件收纳于电池罐200内(S3)后，对电池罐200的开口端附近实施打击(beating)加工(S4)。之后，将封口部件(盖体和垫片)安装在电池罐200的开口端(S5)，通过凿密(caulking)加工(S6)对电池罐200进行封口。这样，电池的组装就完成了。

可以说，所述现有对策是着眼于电池组装工序中的下述工序而采取的，即：产生在电池200的端面上的毛刺与形成在正极或负极的表面上的混合剂层会互相接触的工序(S3)、或者该毛刺与垫片等会互相接触的工序(S5)。

本申请的发明者则着眼于所述组装工序中的下述工序，即：通过在用固定用夹具等固定电池罐200的状态下用推压部件等对电池罐200的规定部位进行推压而实施的工序，即打击加工(S4)和凿密加工(S6)。

图9是用来说明一般的打击加工(S4)的方法的图。首先，用固定用夹具300固定电池罐200。之后，在用紧压用夹具302接触电池罐200的端部的状态下，沿电池罐200的外周将推压用部件(模具)301推向电池罐200的轴侧(该图9中的箭头A所示的方向)，并在电池罐200的轴向(该图9中的箭头B所示的方向)上对电池罐200的底部与固定用夹具300一起进行推压，这样就形成有了沿电池罐200的外周延伸的变细部分(打击(beat)部)201。

图10(a)和图10(b)是用来说明凿密加工(S6)的一般的方法。而 且，省略了嵌入在电池罐200的开口端的垫片及盖体。如图10(a)所示，在用固定用夹具400固定电池罐200的一部分即打击部的状态下，用推压部件(凿密用夹具)401将电池罐200的端部向箭头A所示的方向推压，从而如图10(b)所示对电池罐200的端部进行凿密。这样，电池罐200的开口端就被封口。

如图9、和图10(a)及图10(b)所示，在打击加工(S4)及凿密加工(S6)中，电池罐200的端部被紧压用夹具302或凿密用夹具401进行推压，因而产生在电池罐200的端面上的毛刺有被这些夹具刮掉而混入到电池罐200内的可能性。此外，可以认为，即使被刮掉的毛刺不直接混入到电池罐200内，若以毛刺附着于夹具302、401上的状态反复实施打击加工(S4)或凿密加工(S6)，就也会出现下述情况，即：附着于夹具302、401上的毛刺中途剥落而混入到电池罐200内。然而，到目前为止，在打击加工(S4)或凿密加工(S6)中，起因于产生在电池罐200的端面上的毛刺而产生的异物会混入到电池罐200内这一问题几乎没有被考虑过。

发明内容

本发明，正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于：提供一种能够高效地抑制产生于电池罐的端面上的毛刺在电池组装工序(打击加工或凿密加工等)中混入到电池罐内的电池罐的制造方法。

为了解决所述课题，本申请的发明人研究了成为出现所述课题原因的毛刺的产生状态。图11(a)是表示用来对成形体100的开口端110附近进行切断的方法的图；图11(b)是表示产生在切断后的成形体100的切断面120a上的毛刺130a的状态的图。

图11(a)所示的是基于图7(b)所示的方法的切断方法。该切断方法是这样进行的，即：使配置于成形体100的外侧的冲头(例如是内径大于成形体100的外径的圆筒状冲头)500冲向配置于成形体100的内侧的模具(例如是外径小于成形体100的内径的圆筒状模具)501一侧。如图11(b)所示，在按照这样的方法切断后的成形体100的切断面120a上，在与成形体100的侧面平行的方向上产生毛刺(以下，称之为“朝上毛刺”)130a。

若在该状态下在成形体(电池罐)100的端面上产生朝上毛刺130a，就在如图9、或者图10(a)或图10(b)所示的打击加工或凿密加工中，朝上毛刺130a最先碰上夹具302、401，被压碎的可能性很大。

在图11(a)中，沿着与成形体100的侧面平行的方向对成形体100的开口端110附近进行了切断。除此之外，还有沿着与成形体100的侧面垂直的方向进行切断的切断方法可以采用。在这种情况下，通常这样进行切断，即：使配置于成形体100的内侧的冲头(例如是外径小于成形体100的内径的圆筒状冲头)503冲向配置于成形体100的外侧的模具(例如是内径大于成形体100的外径的圆筒状模具)502侧。如图12(b)所示，在按照这样的方法切断后的成形体100的切断面120b上，在与成形体100的侧面垂直的方向上产生朝向外侧的毛刺(以下，称之为“朝外毛刺”)130b。

若在该状态下在成形体(电池罐)100的端面上产生朝外毛刺130b，就与朝上毛刺130a一样，朝外毛刺130b在打击加工或凿密加工中最先碰上夹具302、401，被压碎的可能性很大。

本申请发明人研究了上述毛刺产生状况，结果发现下述状况，即：毛刺在切断面上产生的方向与在电池组装工序(打击加工或凿密加工等)中使用的夹具之间的关系才是和所述毛刺产生状况有关的，而且在所述毛刺产生状况下，产生在切断面上的毛刺通过与所述夹具的接触被刮掉，该刮掉的的毛刺作为异物混入到电池罐内的可能性很大。于是，本申请发明人想到了下述事情，即：若通过沿着与图12(a)中的冲压方向相反的方向进行冲压，也就是说，通过使配置于成形体100的外侧的冲头冲向配置于成形体100的内侧的模具侧，在与成形体100的侧面垂直的方向上产生朝向内侧的毛刺(以下，称之为“朝内毛刺”)，就能够将毛刺与在打击加工或凿密加工中使用的夹具的接触抑制到最小限度。

就是说，本发明所涉及的电池罐的制造方法包括对金属板进行冲深加工来形成呈有底筒状的成形体的工序、和沿着与成形体的轴垂直的方向对成形体的开口端附近进行切断的工序；在对成形体进行切断的工序中，将第一刀片配置在所述成形体的内侧，将第二刀片配置在成形体的外侧中比所述第一刀片还靠近开口端一侧的位置上，在使第一刀片沿成形体的内周与该成形体接触的状态下，使第二刀片向成形体的轴一侧相对所述成形体 移动，来对成形体进行切断。

根据所述方法，能够高效地抑制产生在成形体的切断面即电池罐的端面上的朝内毛刺在电池组装工序中混入到电池罐内。

在此，优选第一刀片由外径小于成形体的内径的圆形刀片(circularblade)构成；第二刀片的与成形体接触的部位大致呈内径大于所述成形体的外径的圆弧状。

此外，优选在对成形体进行切断的工序中，一边使成形体以该成形体的轴为中心进行旋转，一边对成形体进行切断。此外，优选在对成形体进行切断的工序中，一边使成形体在沿着第二刀片的大致呈圆弧状的部位延伸的轨道上移动，一边对成形体进行切断。

根据本发明的电池罐的制造方法，能够高效地抑制产生在电池罐的端面上的毛刺在电池组装过程中混入到电池罐内而使正极与负极之间造成短路，由此能够稳定地制造出可靠性很强的电池。此外，能够高效地抑制产生在电池罐的端面上的毛刺剥落而使电池罐与盖体之间造成外部短路，由此能够制造出性能很稳定的电池。

附图说明

图1(a)到图1(c)是表示本发明的实施方式所涉及的电池罐的制造方法的图，图1(a)是成形体的剖面图；图1(b)是表示成形体的切断方法的部分放大图；图1(c)是表示成形体的切断面的状态的图。

图2是表示本实施方式中的成形体的具体切断方法的图。

图3是表示本实施方式中的成形体的其他具体切断方法的图。

图4是照片，表示本实施方式中的电池罐的端面的一部分。

图5是剖面图，表示本发明中的圆筒形密封式电池的结构。

图6是图表，表示本发明中电池造成电压的下降的频率。

图7(a)和图7(b)是用来说明现有的成形体切断方法的图。

图8是流程图，用来说明现有的电池组装工序。

图9是剖面图，用来说明形成现有的打击部的方法。

图10(a)和图10(b)是剖面图，用来说明现有凿密工序。

图11(a)和图11(b)是用来说明因现有成形体切断所产生的毛刺的 产生状态的图。

图12(a)和图12(b)是用来说明因现有成形体切断所产生的毛刺的产生状态的图。

符号说明

10-成形体；12-切断面；13-毛刺；20-电池罐；20a-切断面；20b-破裂面；21-正极混合剂；22-凝胶状负极；302、401-夹具；23-分隔件；24-垫片；25-负极集流体；26-盖体；27-打击部；30、40-模具(第二刀片)；31、41-冲头(第一刀片)。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，以相同的参照符号表示具有实质上相同功能的结构要素，以简化说明。并且，本发明并不限于下述实施方式。

图1(a)到图1(c)是示意地表示本实施方式中的电池罐的制造方法的图。图1(a)是通过对金属板进行冲深加工，而成形为薄壁化的有底筒状的成形体10的剖面图，通过沿着与成形体10的轴垂直的方向(沿附图中的虚线)对成形体10的开口端附近11进行切断，来制造电池罐。

对成形体10进行切断的工序是这样实施的，即：如图1(b)的部分放大图所示，在使第一刀片31沿成形体10的内周与成形体10接触的状态下，使沿成形体10的外周配置的第二刀片30向成形体10的轴侧(该图1(b)中的箭头A所示的方向)相对成形体10移动，来对成形体10进行切断。如图1(c)所示，切断后，在成形体10的切断面12上沿与成形体10的侧面垂直的方向并且朝向内侧产生朝内毛刺13。

这样，若产生在成形体10的切断面(就是说，电池罐的端面)上的毛刺总是以沿着与成形体10的侧面垂直的方向并且朝向内侧的方式产生，就能够将毛刺与在打击加工或凿密加工中使用的夹具接触的程度抑制到最小限度。这样，就能够高效地抑制产生在电池罐的端面上的毛刺在电池组装工序中混入到电池罐内。

图2是示意地表示本实施方式中的成形体10的具体切断方法的图。如图2所示，将外径小于成形体10的内径的圆筒状冲头(第一刀片)31配置 于成形体10的内侧，将与成形体10接触的部位的内径大于成形体10的外径的、大致呈圆弧状的模具(第二刀片)30配置于成形体10的外侧。之后，在使冲头31沿成形体10的内周与该成形体10接触的状态下，在使成形体10以该成形体10的轴为中心向该图2中的箭头A所示的方向旋转的同时，使冲头31向该图2中的箭头B所示的方向移动，来对成形体10进行切断。

这样，通过使成形体10自身旋转，即使不将模具30配置于成形体10的整个周上，只要使模具30向成形体10的轴向移动，也能够沿规定的方向对成形体10进行切断。并且，也可以采用圆形的模具(圆状刀片)作为模具30，来代替如图2所示形状的模具。

图3是示意地表示本实施方式中的成形体10的其他切断方法的图。如图3所示，将外径小于成形体10的内径的圆筒状冲头(第一刀片)41配置于成形体10的内侧，将与成形体10接触的部位的内径大于成形体10的外径的、大致呈圆弧状的模具(第二刀片)40配置于成形体10的外侧。于是，在使冲头41沿成形体10的内周与该成形体10接触的状态下，在使成形体10以该成形体10的轴为中心旋转的同时，使成形体10在沿着模具40的大致呈圆弧状的部位40a延伸的轨道上移动，来对成形体10进行切断。

根据该方法，能够通过使多个成形体10在沿着模具40的大致呈圆弧状的部位40a延伸的轨道上接连不断地移动，来对多个成形体10连续不断地进行切断。这样，就能够在批量生产工序中高效地制造电池罐。

并且，本发明中的成形体10的切断方法并不限于在所述实施方式中所说明的方法。只要是毛刺13以沿着与成形体10的侧面垂直的方向并且朝向内侧的方式产生在成形体10的切断面12上的方法，采用什么样的方法就都可以。例如在图1(b)中，也可以是通过在固定第二刀片30的状态下，在使第一刀片31与成形体10接触的状态下使成形体10在朝第二刀片30的方向上移动，来对成形体10进行切断。

图4表示利用本发明所形成的电池罐的端面的一部分的照片。在本发明中，通过使配置于成形体10的外侧的第二刀片30向成形体10的内侧移动，来对成形体10进行切断。由此，如图4所示，电池罐的端面在端面的外周侧具有切断面20a，并在内周侧具有破裂面20b。此外，电池罐的端面中的外周一侧呈弯曲形状。

图5是剖面图，表示使用按照本发明的电池罐的制造方法制造出的电池罐制造的圆筒形密封式电池的结构。并且，能够通过图8所示的通常的制造工序制造本发明的密封式电池。就是说，在将正负发电元件隔着分隔件***到电池罐内后，将具有沿电池罐的外周延伸的变细部分的打击部形成在电池罐的开口端附近，然后，将盖体及垫片配置在电池罐的开口端，对电池罐的端部进行凿密，来对电池罐进行封口，由此，密封式电池制造完成。

图5所示的密封式电池是表示碱性干电池的例子。在电池罐(兼作正极端子)20的内部夹着分隔件23收纳有小片(pellet)状正极混合剂21和凝胶状负极22。在电池罐20的开口端附近形成有打击部27，垫片24及负极集电子25已成为一体的盖体(兼作负极端子)26通过被该打击部27调整好位置而配置在电池罐20的开口端。电池罐20的端部28隔着垫片24凿密在盖体26上，使得电池罐20的开口端被封口。

在电池的批量生产工序中，可显著地发挥本发明的下述效果，即：在电池组装工序中，抑制产生在电池罐20的端面上的毛刺剥落而混入到电池罐20内，抑制该剥落的毛刺使电池罐20与盖体26之间造成短路。作为一个表示本发明的效果的例子，图6中的图表表示以一批批产品为单位对通过批量生产工序制造出的镍氢蓄电池互相比较造成电压的下降的频率的结果。并且，该电压的下降是通过产生在电池罐20的端面上的毛刺剥落、使电池罐20与盖体26之间造成短路而导致的。

批(lot)1到7的电池是使用按照本发明的方法制造出的电池罐(在端面上产生有朝内毛刺)制造而成的电池。与此相对，批8的电池是使用按照图12(a)所示的方法制造出的电池罐(在端面上产生有朝外毛刺)制造而成的电池。如图6所示，利用本发明的方法制造而成的电池造成电压下降的频率是不利用本发明的方法制造而成的电池造成电压下降的频率的十分之一左右。

如上所述，通过将本发明所涉及的方法应用于电池的批量生产工序，能够显著地得到本发明的效果，由此能够提高通过批量生产工序所制造电池的可靠性。此外，随着电池的小型化及大容量化，即使微小的异物混入到电池罐内，电池特性也会容易受到影响，因此通过采用本发明，能够使 批量生产工序中的成品率提高。

上面通过优选的实施方式说明了本发明，所述记述内容不是限定的事项，当然可以进行各种各样的改变。此外，采用本发明的密封式电池的种类不受特别的限制，可以将本发明用于锰干电池或锂电池等一次电池、以及锂离子电池或镍氢蓄电池等二次电池。

工业实用性

本发明对要求具有可靠性的密封式电池很有用，能够将本发明用于一次电池、二次电池等等。

Claims (14)

1.一种电池罐的制造方法，其特征在于：

包括对金属板进行冲深加工来形成有底筒状的成形体的工序、和沿着与所述成形体的轴垂直的方向对该成形体的开口端附近进行切断的工序，

在所述对成形体进行切断的工序中，

将第一刀片配置在所述成形体的内侧，将第二刀片配置在所述成形体的外侧中比所述第一刀片还靠近所述开口端侧的位置上，

在使所述第一刀片沿所述成形体的内周与该成形体接触的状态下，使所述第二刀片相对所述成形体向该成形体的轴侧相对移动，来对所述成形体进行切断。

2.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

所述第一刀片由外径小于所述成形体的内径的圆形刀片构成。

3.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

所述第二刀片的与所述成形体接触的部位大致呈内径大于所述成形体的外径的圆弧状。

4.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

在所述对成形体进行切断的工序中，一边使所述成形体以该成形体的轴为中心进行旋转，一边对所述成形体进行切断。

5.根据权利要求3所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

在所述对成形体进行切断的工序中，一边使所述成形体在沿着所述第二刀片的大致呈圆弧状的部位延伸的轨道上移动，一边对所述成形体进行切断。

6.根据权利要求5所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

一边使多个所述成形体在沿着所述第二刀片的大致呈圆弧状的部位延伸的轨道上连续地移动，一边对所述各个成形体进行切断。

7.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

在所述对成形体进行切断的工序中，在固定所述第二刀片的状态下，在使所述第一刀片与所述成形体接触的状态下，使该成形体向所述第二刀片的方向移动，来对所述成形体进行切断。

8.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

对所述成形体的开口端附近进行切断而形成的电池罐的端面，在该端面的外周侧具有切断面，在内周侧具有破裂面。

9.根据权利要求8所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

所述电池罐的端面的外周侧呈弯曲形状。

10.根据权利要求1所述的电池罐的制造方法，其特征在于：

所述金属板的冲深加工包括冲深减薄加工。

11.一种电池罐，其特征在于：

所述电池罐是按照权利要求1到10中的任一项所述的电池罐的制造方法制造而成的。

12.一种密封式电池的制造方法，该电池呈圆筒形，其特征在于：

所述密封式电池的制造方法具有：

准备按照权利要求1到10中的任一项所述的电池罐的制造方法制造而成的电池罐的工序，

将正负发电元件隔着分隔件***到所述电池罐内的工序，

将盖体配置在所述电池罐的开口端，并将垫片配置在该盖体与所述电池罐之间的工序，以及

将凿密用夹具推压到所述电池罐的端部，对所述电池罐的端部进行凿密，以使该电池罐的端部紧贴在所述垫片上的工序。

13.根据权利要求12所述的密封式电池的制造方法，其特征在于：

所述密封式电池的制造方法还包括在电池罐的开口端附近形成具有沿该电池罐的外周延伸的变细部分的打击部的工序；

在所述形成打击部的工序中，在使紧压用夹具与所述电池罐的端部接触的状态下，将模具沿所述电池罐的外周推压向所述电池罐的轴侧，并沿该电池罐的轴向对所述电池罐的底部进行推压，由此来形成沿所述电池罐的外周延伸的变细部分。

14.一种密封式电池，其特征在于：

所述密封式电池是按照权利要求12所述的密封式电池的制造方法制造而成的。

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