CN102412424B - 密闭型二次电池及密闭型二次电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供密闭型二次电池及其制造方法。根据实施形态，密闭型二次电池(10)具备：具有开口部、收容电极体(13)和电解液(12)的容器主体(11A)；将容器主体(11A)的开口部封口的封口板(11B)；贯穿封口板(11B)地形成、用来将电解液(12)注入容器主体(11A)内的注液孔；在注液孔的封口板的表面的孔周围部具有环形空隙地被定位，将外周边缘部焊接到封口板(11B)上从而密封注液孔的密封体(20)。

Description

密闭型二次电池及密闭型二次电池的制造方法

本申请以2010年9月21日提出的在先日本国专利申请第2010-211277号的优先权利益为基础，并且主张其优先权，其全部内容通过引用包含在本说明书中。

技术领域

本实施形态主要涉及密闭型二次电池及其制造方法。

背景技术

近年来，扁平的矩形箱形状的密闭型二次电池被广泛应用于便携式电子设备等。这种二次电池的外装容器通常包括呈扁平的矩形箱形的、上端开口的金属制容器主体，以及焊接在容器主体上、堵塞容器主体的开口的金属制的封口板。密闭型二次电池的制造方法为，首先，在将封口板焊接到容器主体上之前，将电池元件配置到容器主体内。接着，将封口板焊接到容器主体上，形成密封型的外装容器。然后，通过形成在封口板上的注液孔将电解液注入外装容器内。当电解液注入结束时，在低压环境下用密封体密封注液孔。

以往的密封体具有用来堵塞注液孔的橡胶(gum)等弹性体构成的凸起部，将该凸起部压入注液孔中变成气密状态。然后，将密封体的外周边缘部激光焊接到封口板上。像上述这样制造密闭型二次电池。

在这样的密闭型二次电池的制造过程中，在激光焊接后实施泄漏试验(leak test)。泄漏试验通常检测收容有密闭型二次电池的真空室(chamber)内压力的变化，根据该压力变化检查密闭型二次电池的密封状态。

如果在将密封体激光焊接到封口板上之际没有产生焊接不良，则在该泄漏试验中不出现错误(error)。但是，以往的密封体由于将弹性体构成的凸起部压入注液孔中进行密封。因此，即使例如产生了焊接不良，如果注液孔被凸起部完全堵塞变成了气密状态，则在泄漏试验中不出现错误。

凸起部由于是弹性体，因此随着时间推移老化，如果经过长时间，则不能够保持气密状态。在这种情况下，虽然如果密封体紧贴在封口板上的话没有问题，但在存在焊接不良的情况下存在电解液从该不良部分泄漏的可能性。

鉴于这些情况，希望开发能够在泄漏试验阶段容易地发现密封体焊接不良、可靠性高的密闭型二次电池。

发明内容

本发明想要解决的问题就是要提供一种容易地发现密封体焊接不良、可靠性高的密闭型二次电池。

根据实施形态之一，密闭型二次电池具备：容器主体，具有开口部，收容电极体和电解液；封口板，将容器主体的开口部封口；注液孔，贯穿封口板地形成，用来将电解液注入容器主体内；以及密封体，在注液孔的封口板表面的孔周围部具有环形空隙地被定位，将外周边缘部焊接到封口板上从而密封注液孔。

根据上述结构的密闭型二次电池，能够容易地发现密封体焊接不良，提高其可靠性。

附图说明

图1为表示第1实施形态的密闭型二次电池外观的立体图；

图2为表示第1实施形态的密闭型二次电池主要部分的剖视图；

图3为表示第1实施形态的密闭型二次电池的密封体的立体图；

图4为用于说明第1实施形态的密闭型二次电池制造过程的示意图；

图5为表示第2实施形态的密闭型二次电池主要部分的剖视图；

图6为表示第3实施形态的密闭型二次电池主要部分的剖视图；

图7为表示第4实施形态的密闭型二次电池主要部分的剖视图；

图8为表示第5实施形态的密闭型二次电池主要部分的剖视图；

具体实施方式

下面参照附图详细说明密闭型二次电池及其制造方法的实施形态。

(第1实施形态)

图1为表示第1实施形态的密闭型二次电池10的外观的立体图；图2为表示密闭型二次电池10的一部分的剖视图；图3为表示密封体20的立体图。

如图1及图2所示，密闭型二次电池10具有用铝等金属形成的扁平的箱型形状的外装容器11。密闭型二次电池10在其外装容器11内收容有非水电解液12和电极体13。外装容器11具有上端开了口的容器主体11A和将该容器主体11A的开口部封口的矩形板状的封口板11B。

封口板11B载置在容器主体11A的开口部端面上，其全周与容器主体11A的开口部端面焊接，密封容器主体11A的开口部。由此，容器主体11A和封口板11B被无间隙地一体化，形成密封型的外装容器11。

在封口板11B的长度方向的两端部，分别从封口板11B突出地设置有正极端子14和负极端子15。正极端子14和负极端子15分别与电极体13的正极和负极相连。

电极体13例如将正极板和负极板在其间夹着隔离板(separator)卷绕成涡卷形状，再沿径向方向压缩，通过这样形成扁平的矩形状。

如图2所示，负极端子15贯穿封口板11B延伸。在负极端子15与封口板11B之间设置由合成树脂、玻璃等绝缘体构成的密封材料——例如垫圈16，不仅气密性地密封负极端子15和封口板11B之间，而且电绝缘。

在封口板11B的中央部，贯穿形成有用来往外装容器11内注入非水电解液12的注液孔17。注液孔17在封口板11B的表面具有圆形开口部17a。注液孔17包括从该开口部17a的边缘向封口板11B的厚度方向到达中途部、直径逐渐变小的倾斜面部17b，和从该倾斜面部17b的中途部到达封口板11B的里面、用同一直径穿设的孔部17c，注液孔17与外装容器11内连通着。注液孔17用焊接在封口板11B上的密封体20密封。

如图1、图2、图3所示，密封体20包括：一端面开口成圆形、另一端面闭塞的圆锥台形状的中空部件21，设置在该中空部件21的一端面侧的外缘上的圆环状凸缘部22，在上述中空部件21的另一个端面内侧的中心部、垂直于该另一端面设置的棒状凸起23。上述中空部件21、凸缘部22和棒状凸起23都用例如铝等金属形成。

上述中空部件21的一端面侧的开口部21a的直径比上述注液孔17的开口部17a的直径大。上述棒状凸起23具有从上述中空部件21的一端面侧突出与上述封口板11B的厚度大致相等的长度的量的长度。并且，上述棒状凸起23的外径比上述注液孔17的孔部17c的内径小。

如图2所示，密封体20在棒状凸起23穿插到注液孔17中的状态下从中空部件21的一端面侧，使该中空部件21覆盖注液孔17的开口部17a地载置在封口板11B上。而且，凸缘部22的外周边缘部通过激光焊接等焊接到封口板11B上。

其中，如上所述，中空部件21的开口部21a的直径比注液孔17的开口部17a的直径大。并且，棒状凸起23的外径比注液孔17的孔部17c的内径大。因此，当将中空部件21的棒状凸起23***注液孔17中，覆盖注液孔17的开口部17a地从一端面侧将中空部件21载置到封口板11B上时，在注液孔17的开口部17a的外周与中空部件21的开口部21a的内周之间形成圆环状的空隙d。即，密封体20被在注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有环状空隙d地定位，将凸缘部22的外周边缘部焊接到封口板11B上密封注液孔17。

接着，用图4说明像上述那样构成的密闭型二次电池10的制造方法。

首先，准备容器主体11A、电极体13、以及安装了电极端子14、15的封口板11B。然后，在将电极体13等电池元件配置到容器主体11A内后，将封口板11B载置到容器主体11A的开口部端面上，焊接该封口板11B的整周，形成外装容器11。此时，将电极体13电连接到电极端子14、15上。

接着，通过形成在封口板11B上的注液孔17，将非水电解液12注入收容有电极体13的外装容器11的内部。在大气压下注液例如用电解液注液机进行。电解液注液机具备贮存了非水电解液12的容器，与该容器连通的喷嘴，给容器内加压、从喷嘴送出非水电解液12的泵。喷嘴在其顶端具有直径比注液孔17的孔部17c小的注液口，注液时使喷嘴的注液口贯穿注液孔17，再将注液口与注液孔17气密连接。

在该状态下驱动泵来加压容器内的非水电解液12，从喷嘴经过注液孔17将非水电解液12注入外装容器11内。在注入规定量的非水电解液12后，从注液孔17取出喷嘴。接着，如图4所示用密封体取放(pick and place)机构41使其凸缘部22朝下地吸附输送密封体20，将密封体20的棒状凸起23***注液孔17，定位密封体20。

如果这样使注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有环形空隙d地定位了密封体20的话，解除密封体取放机构41的吸附状态，将密封体20载置到外装容器11的封口板11B上。

接着，如图4所示，将在封口板11B的表面载置有密封体20的外装容器11移送到减压室42内。外装容器11的移动装置没有特别的限制。既可以用传送带输送设备(belt conveyer)等输送机构将外装容器11输送到减压室42内，也可以用人手将外装容器11收容到减压室42内。

减压室42的顶板大致中央部开口，玻璃窗44紧贴在该开口部。并且，在玻璃窗44的上方设置有激光焊接用的激光照射器45，从激光照射器45照射的激光46透过玻璃窗44到达减压室42内。该激光到达的位置为激光焊接位置。被移送到减压室42内的外装容器11使载置到其封口板11B表面上的密封体20位于激光焊接位置地被收容。

在将外装容器11正确地收容到减压室42内之后，使减压室42变成密闭状态。这样以后，驱动真空泵43，将减压室42的内部减压到比外装容器11内部的压力小的压力。这样一来，密封体20从封口板11B的表面稍微浮起，外装容器11的内部通过该缝隙而被减压。减压后，驱动激光照射器45将密封体20的凸缘部22的外周边缘部激光焊接到封口板11B上，密封注液孔17。

这样一来，本实施形态的制造方法中，覆盖注液孔17地将密封体20载置到被注液了非水电解液12的外装容器11的封口板11B上，然后将载置了密封体20的外装容器11移送到减压室42内的激光焊接位置，进行减压和密封体20的激光焊接。

因此，能够在大气压下进行覆盖注液孔17地将密封体20载置到封口板11B上的作业。而且，由于此时通过将设置在密封体20上的棒状凸起23穿插到注液孔17中定位密封体20，因此密封体20的定位容易。除此以外，在将载置有密封体20的外装容器11移送到减压室42内之际，由于棒状凸起23穿插到注液孔17中，因此即使密封体20倾斜或横向错位，密封体20也不会从注液孔17脱落。因此，作为密闭型二次电池制造装置的装置化容易。

并且，本实施形态的制造方法，在将密封体20的外周边缘部激光焊接到封口板11B上之前，外装容器11的内部都不是气密状态。即，虽然棒状凸起23被***到注液孔17中，但注液孔17没有被棒状凸起23气密。因此，泄漏试验时如果激光焊接进行的密封不足，则能够作为密封不足挑拣出来。即，在其后的泄漏试验中能够可靠地发现产生了焊接不良的二次电池。因此，能够防范将焊接不良的二次电池制品化了的问题于未然。

并且，用本实施形态的制造方法制造的密闭型二次电池10确保形成在封口板11B上的注液孔17的封口板11B表面的孔周围部有圆环形的空隙d。因此，即使由于毛细管现象从***注液孔17中的棒状凸起23与注液孔17的内壁之间的间隙吸上来非水电解液12，也能够将电解液滞留在空隙d中。结果，能够消除电解液浸湿扩散到密封体20的焊接部引起的焊接不良。

(第2实施形态)

图5为表示第2实施形态的密闭型二次电池10的封口板11B的注液孔17附近的剖视图，与图2共同的部分添加相同的附图标记，详细说明省略。

本实施形态用一端面开口成圆形、另一端面闭塞的圆锥台形状的中空部件51和设置于该中空部件51的一端面侧的外缘的圆环状凸缘部52构成密封体50。

并且，在形成在外装容器11的封口板11B上的注液孔17的封口板11B表面的孔周围部，形成有与注液孔17连通并且密封体50从一端面侧嵌入的圆形凹部60。

密封体50的一端面侧的开口部的直径比注液孔17的开口部17a的直径大。凹部60的深度与密封体50的中空部件51的高度大概一致。并且，凹部60的内径与密封体50的凸缘部52的外径一致或者稍微大一些。

因此，如果使凸缘部52朝下地将密封体50安装到凹部60的话，则凸缘部52的下表面部与凹部60的底面部相抵接。并且，凸缘部52的外周边缘部近乎整周与凹部60的侧壁下部相抵接，定位密封体50。此时，注液孔17被密封体50堵塞。

第2实施形态中，将该密封体50的凸缘部52的外周边缘部整周激光焊接到凹部60的侧壁下部，将密封体50焊接到封口板11B上。由此，注液孔17被密封体50气密地密封。

这种结构的第2实施形态中，有关密闭型二次电池10的制造过程也与第1实施形态同样。其中，在将封口板11B上载置有密封体50的外装容器11移送到减压室42内之际，由于密封体50的凸缘部52与凹部60的侧壁下部相抵接，因此密封体50不会从注液孔17脱落。因此，能够获得与第1实施形态相同的作用效果。

并且，在第2实施形态的密闭型二次电池10中，也确保了形成在封口板11B上的注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有环形空隙d，因此能够获得与第1实施形态相同的作用效果。

除此以外，如果采用第2实施形态，由于能够使用从第1实施形态中使用的密封体20除去了棒状凸起23的密封体50，因此具有密封体50的生产性容易、密封体50的处理也容易这样的优点。

(第3实施形态)

图6为表示第3实施形态的密闭型二次电池10的封口板11B的注液孔17附近的剖视图，与图5共同的部分添加相同的附图标记，详细说明省略。

本实施形态与第2实施形态相比较，密封体70的形状不同。第3实施形态的密封体70用一端面开口成圆形、另一端面闭塞的圆柱形状的中空部件71构成。

密封体70的一端面侧的开口部的直径比注液孔17的开口部17a的直径大。中空部件71的高度与凹部60的深度大概一致。并且，密封体70的外径与凹部51的内径一致或者稍微小一些。

因此，如果使开口部17a朝下地将密封体70安装到凹部60的话，则开口部17a的周端部与凹部60的底面部相抵接。并且，中空部件71的外周部近乎整周与凹部60的侧壁部相抵接，定位密封体70。此时，注液孔17被密封体70堵塞。

第3实施形态，将该密封体70的另一端面侧的外周边缘部整周激光焊接到凹部60的侧壁上部，将密封体70焊接到封口板11B上。由此，注液孔17被密封体70气密地密封。

这种结构的第3实施形态，有关密闭型二次电池10的制造过程也与第1和第2实施形态同样。其中，在将封口板11B上载置有密封体70的外装容器11移送到减压室42内之际，由于密封体70的外周面与凹部60的侧壁相抵接，因此密封体70不会从注液孔17脱落。因此，能够获得与第1和第2实施形态相同的作用效果。

并且，在第3实施形态的密闭型二次电池10中，也确保了形成在封口板11B上的注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有环形空隙d，因此能够获得与第1和第2实施形态相同的作用效果。

除此以外，如果采用第3实施形态，由于如果从一端面侧切开圆柱状部件形成开口部和中空部的话就能够构成密封体70，因此具有密封体70的生产性比第2实施形态还要容易这样的优点。

(第4实施形态)

图7为表示第4实施形态的密闭型二次电池10的封口板11B的注液孔17附近的剖视图，与图5和图6共同的部分添加相同的附图标记，详细说明省略。

本实施形态与第2、第3实施形态相比较，密封体80的形状不同。第4实施形态的密封体80包括平板状的圆板81和从该圆板81的中心铅垂设置的棒状凸起82。

圆板81的外径比凹部60的内径加上注液孔17的内径的长度稍大。棒状凸起82的外径比注液孔17的内径小。并且，棒状凸起82的长度与封口板11B的厚度大致相等或稍长。

因此，当将棒状凸起82***注液孔17中时，圆板81的下表面外周边缘部与封口板11B的表面相抵接，用圆板81的下表面堵塞凹部60。第4实施形态，将该圆板81的外周边缘部整周激光焊接到封口板11B的表面上，将密封体80焊接到封口板11B上。由此，注液孔17被密封体80气密地密封。

其中，棒状凸起82构成定位为闭塞与注液孔17连通形成地在注液孔17的封口板11B表面的孔周围部的凹部60的开口的状态的定位机构。

这种结构的第4实施形态，有关密闭型二次电池10的制造过程也与第1至第3实施形态同样。

因此，在第4实施形态中也能够获得与第1至第3实施形态相同的作用效果。除此以外，如果采用第4实施形态，由于仅通过在平板状的圆板81上设置棒状凸起82就能构成密封体80，因此密封体80的生产性更容易。

(第5实施形态)

图8为表示第5实施形态的密闭型二次电池10的封口板11B的注液孔17附近的剖视图，与图7共同的部分添加相同的附图标记，详细说明省略。

本实施形态与第4实施形态相比较，密封体90的形状不同。第5实施形态的密封体90仅由平板形状的圆板91构成。

并且，围绕圆形凹部60的上边缘整周形成L字形状的缺口部61。构成密封体90的圆板91的外径与上述缺口部61的内径大致相等或稍短。因此，当从封口板11B的表面一侧将密封体90嵌入凹部60内时，圆板91的下表面与缺口部61的底面相抵接，用圆板91的下表面堵塞凹部60。第5实施形态，将该圆板91的外周边缘部整周激光焊接到封口板11B的表面上，将密封体90焊接到封口板11B上。由此，注液孔17被密封体90气密地密封。

其中，缺口部61构成定位为堵塞与注液孔17连通形成在注液孔17的封口板11B表面的孔周围部的凹部60的开口的状态的定位机构。

这种结构的第5实施形态，有关密闭型二次电池10的制造过程也与第1至第4实施形态同样。

因此，在第5实施形态中也能够获得与第1至第4实施形态相同的作用效果。除此以外，如果采用第5实施形态，由于能够仅用平板状的圆板91构成密封体90，因此密封体90的生产性更容易。

如以上详述的那样，如果采用各实施形态，能够提供可以在泄漏试验阶段容易地发现密封体焊接不良的密闭型二次电池及其制造方法。

另外，本发明并不局限于各实施形态。例如，虽然各实施形态中使注液孔17的形状为圆形，在该注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有圆环形空隙d地载置了密封体20、50、70、80、90，但注液孔17的形状并不局限于圆形。例如也可以使注液孔17的形状为四边形，在该注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有矩形环形空隙地载置密封体。并且，也可以使注液孔17的形状为圆形，在该注液孔17的封口板11B表面的孔周围部具有矩形环形空隙地载置密封体。

虽然说明了本发明的几个实施形态，但这些实施形态只是作为例子提出，并没有限定发明范围的意图。这些新的实施形态能够以其他各种形态实施，在不超出发明旨意的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施形态及其变形不仅包含在发明的范围和旨意中，还包含在权利要求的范围记载的发明及其相等的范围内。

Claims (3)

1.一种密闭型二次电池，其特征在于，具备：

容器主体，具有开口部，收容电极体和电解液；

封口板，将上述容器主体的开口部封口；

注液孔，贯穿上述封口板地形成，用来将电解液注入上述容器主体内；以及

密封体，包括一端面开口另一端面闭塞的中空部件，在上述另一端面的中心部设有具有从上述一端面突出的长度且外径比上述注液孔的外径小的棒状凸起，通过将该棒状凸起的从上述一端面突出的部分***到上述注液孔而在上述注液孔的上述封口板表面的孔周围部具有环形空隙地被定位，将外周边缘部焊接到上述封口板上从而密封上述注液孔。

2.如权利要求1所述的密闭型二次电池，其特征在于，

上述密封体，在上述中空部件的上述一端面侧的外缘设有凸缘部，通过将上述棒状凸起的从上述一端面突出的部分***到上述注液孔，从而上述中空部件以从上述一端面侧覆盖上述注液孔的方式被载置在上述封口板上，将上述凸缘部的外周边缘部焊接到上述封口板的板状部分。

3.一种密闭型二次电池的制造方法，所述密闭型二次电池具备：容器主体，具有开口部、收容电极体和电解液；封口板，将上述容器主体的开口部封口；注液孔，贯穿上述封口板地形成、用来将电解液注入上述容器主体内；以及密封体，包括一端面开口另一端面闭塞的中空部件，在上述另一端面的中心部设有具有从上述一端面突出的长度且外径比上述注液孔的外径小的棒状凸起，密封上述注液孔，该密闭型二次电池的制造方法的特征在于，

在用上述封口板将收容有上述电极体的上述容器主体的开口部封口后，通过形成在上述封口板上的注液孔将上述电解液注入上述容器主体内；

在注入上述电解液后，通过将上述棒状凸起的从上述一端面突出的部分***到上述注液孔而在上述注液孔的上述封口板表面的孔周围部具有环形空隙地载置上述密封体；

对载置有上述密封体的上述容器主体减压；

减压后，将上述密封体的外周边缘部焊接到上述封口板上，密封上述注液孔。