專利名稱：電池罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高了抵抗內(nèi)壓的強度的電池罐。
背景技術(shù)：
使用于移動電話、PDA(掌上電腦)、筆記本電腦等中的二次電池在充電時及連續(xù)使用時會發(fā)熱。因此，該發(fā)熱使電解液或氣體膨脹，導(dǎo)致在二次電池的內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)壓。有時會產(chǎn)生電池罐承受不了該內(nèi)壓而被破壞的現(xiàn)象。但是，只要這樣的內(nèi)壓在一定基準內(nèi)，就能使安全閥工作，防止電池的爆裂(例如，專利文獻1、專利文獻2)。
但是，電池逐年向小型化、薄型化發(fā)展，必須使電池的性能越來越高。為了提高電池性能，作為常規(guī)手段例舉了增加電池罐的內(nèi)容積(例如，專利文獻3)。進而，為了不用改變外形就可增加內(nèi)容積，期望使電池罐的側(cè)壁薄到極限(例如，專利文獻4)。
專利文獻1日本特開2001-23596號公報專利文獻2日本特開平11-250886號公報專利文獻3日本特開2002-015712號公報專利文獻4日本特開2003-242936號公報發(fā)明內(nèi)容但是，如上那樣地使電池罐的側(cè)壁薄到極限的結(jié)果就是，有可能發(fā)生載荷集中于電池的局部、甚至在低于安全閥工作壓的壓力下破壞電池罐的現(xiàn)象。
圖1表示一般的電池罐的外觀結(jié)構(gòu)。圖1(A)是電池罐1的外觀立體圖。圖1(B)是圖1(A)的Xa-Xb剖面圖。圖1(C)是圖1(A)的Ya-Yb剖面圖。
電池罐1是通過沖壓加工將一張金屬板成型為有底方筒狀的外裝罐?？傮w來說，電池罐1由長邊側(cè)壁2、短邊側(cè)壁3、底壁4、長邊R壁5、短邊R壁6、拐角壁7構(gòu)成。底壁4形成電池罐1的底部，呈具有長邊和短邊的大致扁平狀的長方形。
長邊側(cè)壁2是電池罐1的位于底壁4的長邊側(cè)的側(cè)壁。短邊壁3是電池罐1的位于底壁4的短邊側(cè)的側(cè)壁。長邊R壁5是底壁4和長邊側(cè)壁2的連結(jié)部分，其壁面具有曲面形狀。短邊R壁6是底壁4和短邊側(cè)壁3的連結(jié)部分，其壁面具有曲面形狀。拐角壁7是長邊側(cè)壁2和短邊側(cè)壁3相鄰接的角部分，其壁面具有曲面形狀。圖1所示那樣的電池罐1的設(shè)計為慣常的設(shè)計。
圖2是圖1的K部分的放大圖。電池罐1通常采用沖壓加工制造。長邊側(cè)壁2和短邊側(cè)壁3由于在沖壓加工時受到非常大的變薄擠壓，因此除了使長邊側(cè)壁2和短邊側(cè)壁3的板厚變薄之外，還會產(chǎn)生最為嚴重的加工硬化。
其次，長邊R壁5與短邊R壁6的外表面及內(nèi)表面分別具有曲率半徑為R、r的大致曲面。該曲率半徑R、r各自所構(gòu)成的圓的中心CR、Cr位于不同的位置。
例如，考慮一下以R＝1.0(m m)、r＝0.6(mm)、長邊側(cè)壁2的板厚(附圖標記12)＝0.2(mm)、短邊側(cè)壁3的板厚(附圖標記12)＝0.2(mm)、底壁4的板厚(附圖標記11)＝0.5(mm)來設(shè)計電池罐1的情況。在該情況下，從長邊R壁5靠近長邊側(cè)壁2的部分以及從短邊R壁6接近短邊側(cè)壁3的部分的側(cè)壁壁厚急劇變薄，厚度減小。用圖3對基于該設(shè)計的沖壓加工進行說明。
圖3表示采用沖壓加工形成的電池罐1的外形。圖3(A)為電池罐1的立體圖。圖3(B)為L部分的放大圖?；谏鲜鲈O(shè)計進行加工時，形成了由如下部分構(gòu)成的電池罐1較厚的底壁4，板厚較厚且加工硬化嚴重了的長邊R壁5及短邊R壁6，長邊側(cè)壁2及短邊側(cè)壁3。上述長邊側(cè)壁2及短邊側(cè)壁3與拐角壁7相鄰接，上述拐角壁7因構(gòu)造上的強度和加工硬化而增大了其強度。
此時，與短邊側(cè)壁3、底壁4、長邊R壁5、短邊R壁6、拐角壁7的強度相比，長邊側(cè)壁2由于板厚薄所以強度弱，有柔軟性。因此，對電池罐1內(nèi)施加內(nèi)壓時，能夠在長邊側(cè)壁2上產(chǎn)生延展而彎曲。
在長邊側(cè)壁2上，中央部的延展最大，越靠近長邊R壁5、拐角壁7，延展越少。即，越朝向長邊側(cè)壁2的中心部，延展越大。由此，即使對電池罐1的內(nèi)部施加內(nèi)壓，也能夠利用板材彎曲減輕其載荷。
但是，越靠近長邊R壁5、短邊R壁6、拐角壁7，板材的延展越少，不能在長邊R壁5、短邊R壁6及拐角壁7，與長邊側(cè)壁2之間的邊界線上抵抗內(nèi)壓造成的載荷。因此，不能利用板材的延展來吸收內(nèi)壓，會在該邊界部分處引起板材破壞。
尤其是，被長邊R壁5和拐角壁7所包圍的長邊側(cè)壁2的角部分(參照圖3(B))是因加工硬化顯著而不能期望側(cè)壁伸展的部分。該部分由于各壁板厚的不同與加工硬化的不均，所以每一個壁抵抗內(nèi)壓的強度不同。因此，由于其壁間的強度的之差而在壁與壁的交界部分明顯出現(xiàn)斷層，從該部分開始破壞。在圖2、圖3中，用附圖標記20表示那樣被破壞的部分。
驗證對電池罐1施加內(nèi)壓并直到電池罐1破壞為止的機理，結(jié)果確認是在長邊R壁5及短邊R壁6，與長邊側(cè)壁2、短邊側(cè)壁3及拐角壁7之間的包繞狀的邊界區(qū)域(以下稱為A線)上發(fā)生破壞。
如前所述，該破壞現(xiàn)象的最大的原因是由抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層(A線)引起的。另外，僅增大形成長邊側(cè)壁2與長邊R壁5之間的內(nèi)側(cè)表面以及短邊側(cè)壁3與短邊R壁6之間的內(nèi)側(cè)表面的曲面的曲率半徑r，仍不能解決上述問題。
鑒于上述課題，本發(fā)明中提供一種提高抵抗內(nèi)壓的強度的電池罐。
本發(fā)明的有底筒狀的電池罐的特征在于，該底部的內(nèi)表面的端部與上述筒部的內(nèi)表面的端部相鄰接的拐角部分的內(nèi)徑隨著遠離該底部而增大。另外，其特征在于，上述電池罐的形狀為有底方筒狀。
另外，其特征在于，上述電池罐的材質(zhì)為鋁。另外，其特征在于，形成上述內(nèi)徑的表面的形狀為錐狀或大致錐狀。另外，本發(fā)明的電池罐使用于電池的外裝部分。
本發(fā)明的采用沖壓加工將一張金屬板成型為有底筒狀的電池罐的制造方法的特征在于，進行上述沖壓加工，以使該底部的內(nèi)表面的端部與上述筒部的內(nèi)表面的端部相鄰接的拐角部分的內(nèi)徑隨著遠離該底部而增大。
通過使用本發(fā)明，能夠提高抵抗內(nèi)壓的強度，所以能夠防止在低于安全閥工作壓的壓力下破壞電池罐。


圖1表示通常的電池罐的外觀結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1的K部分的放大圖。
圖3表示用沖壓加工制成的電池罐1的外形的形成。
圖4是將本實施方式的電池罐的底部的拐角附近的外觀的一部分放大了的立體圖。
圖5是圖4的放大部分M的剖面圖。
圖6是用于說明本實施例的破壞強度測定方法的圖。
圖7表示本實施例的電池罐的測定條件。
附圖標記的說明1電池罐2長邊側(cè)壁3短邊側(cè)壁4底壁5長邊R壁6短邊R壁7拐角壁27 錐面28 圓滑曲面具體實施方式
在本實施方式中，為了改善電池罐1的破壞，要關(guān)注抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層，使集中于該斷層的線上的局部上的力分散。
圖4是將本實施方式的電池罐的底部的拐角附近的外觀的一部分放大了的立體圖。圖4為與圖3(B)的部分相對應(yīng)的部分。在以往的包繞狀的A線的上方設(shè)有與其大致平行的包繞狀的B線。用圖5說明該A線及B線的詳細情況。
圖5是圖4的放大部分M的剖面圖。圖5與圖2相對應(yīng)。以下將以往的包繞狀的在A線上方離開A線規(guī)定高度的包繞狀的邊界區(qū)域稱為B線。并且，在A線和B線的同一側(cè)壁之間設(shè)置用于緩和由抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層的緩和區(qū)域D。
該緩和區(qū)域D的特征在于，使形成內(nèi)側(cè)壁曲面的曲率半徑所構(gòu)成的圓的圓心Cr從圖2的圓心Cr的位置向電池罐1的內(nèi)部方向移動而形成該緩和區(qū)域D的曲面，用錐面27將該移動了的曲面的端部(A線)與長邊側(cè)壁2的端部(B線)相連結(jié)，或者以要形成較大的圓滑的曲面28的方式用曲面28將該移動了的曲面的端部(A線)與長邊側(cè)壁2的端部(B線)相連結(jié)。
即，為了使長邊側(cè)壁2的板厚連續(xù)變化、使長邊側(cè)壁2與長邊R壁5及短邊R壁6相連結(jié)，使A線部分到B線部分之間的處于內(nèi)側(cè)方向的壁面形成為錐面27或者連續(xù)的光滑的曲面28(大致錐形狀)。由此，能夠使集中加載于由抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層上的載荷分散到其整個錐面27或其整個曲面28上，所以能改善從區(qū)域D發(fā)生的破壞現(xiàn)象。
另外，在是R＝1.0(mm)、r＝0.6(mm)、長邊側(cè)壁2的板厚＝0.2(mm)、短邊側(cè)壁3的板厚＝0.2(mm)、底壁4的板厚＝0.5(mm)的電池罐1的情況下，A-B間的距離(附圖標記25)(以下稱為錐高)優(yōu)選在1.5～2.0(mm)的范圍內(nèi)，用附圖標記26表示的寬度(以下稱為錐寬)優(yōu)選在0.08～0.1(mm)的范圍內(nèi)。
下面對本實施方式的電池罐的制造方法進行說明。本實施方式的電池罐通過沖壓成型來成型。所謂沖壓成型是指用沖頭和沖模等的一對模具(多數(shù)情況下為金屬模具)夾壓金屬板來形成希望的形狀。
首先，用一對深沖沖頭和沖模對圓(橢圓)形的厚0.5mm的鋁板進行沖壓加工，形成有底方筒形狀的外裝罐。此時，要通過進行多次沖壓加工逐漸成型，但在最后幾次(例如最后的1次、2次)的沖壓成型中，預(yù)先在深沖沖頭的前端上設(shè)置規(guī)定的傾斜面(或圓滑的球面)。由此，用該深沖沖頭進行沖壓，在被該傾斜面加壓的部分形成了錐面27(或曲面28)。
由此，對于采用沖壓加工將一張金屬板成型為有底筒狀的電池罐1，其底部(4)的內(nèi)表面的端部和上述筒部(2或3)的內(nèi)表面的端部相鄰接且具有曲面的拐角部分(27或28)(由緩和區(qū)域D和曲率半徑為r的曲面構(gòu)成)的內(nèi)徑隨著遠離該底部而增大。由此，能夠使集中加載于由抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層上的載荷分散到其錐面27的整個面或該曲面28的整個面上，所以能改善從區(qū)域D發(fā)生的破壞現(xiàn)象。
以下對涉及使用錐面27的電池罐的實施例進行說明。
實施例以下對本實施方式的電池罐的破壞強度和以往的設(shè)計制品的破壞強度進行比較。
圖6是用于說明本實施例的破壞強度測定方法的圖。在本實施例中，使用長41(mm)、寬40(mm)、高4.9(mm)的鋁制電池罐。如圖6所示，將帶有麥管狀加壓口31的金屬性罩30焊接到電池罐1的上部的開口部上，從而密封該電池罐1。接著，從加壓口31將壓縮氣體32注入到該被密閉了的電池罐1中，使電池罐1中的內(nèi)壓上升，測定破壞了電池罐1時的壓力。
圖7表示本實施例的電池罐的測定條件。在本實施例中，用R＝1.0(mm)、r＝0.6(mm)、短邊側(cè)壁3的板厚為0.3(mm)，拐角壁7的板厚為0.4(mm)、長邊側(cè)壁2的板厚為0.2(mm)的本實施方式的電池罐及以往制品進行對比測定。另外，本實施方式的電池罐在其底部4的拐角附近形成有錐高為0.08(mm)、錐寬為1.68(mm)的錐面27。
該對比分別對本實施方式的電池罐和以往制品各進行了5次試驗。將該結(jié)果示于表1中。另外，作為參考，記載了長邊側(cè)壁2的板厚為0.22(mm)的以往制品。
表1電池罐破壞強度對比表(Kgf/cm2)

根據(jù)表1，以往制品(板厚0.2(mm))的破壞強度的平均值為8.3(Kgf/cm2)，而本實施方式的電池罐的破壞強度的平均值為28.5(Kgf/cm2)。因而，可知本實施方式的電池罐能承受約為以往制品所能承受的內(nèi)壓的3.4倍的內(nèi)壓。
而且，對比兩者的破壞了的部位來看，以往制品是在底部與筒體部之間的交界部分被破壞，而本實施方式的電池罐是筒體部破壞，而不是在對由抵抗內(nèi)壓的強度之差引起的斷層部分發(fā)生破壞。結(jié)果是本實施方式的電池罐相當(dāng)于板厚超過0.22(mm)的以往制品的電池罐。
另外，由內(nèi)壓所致的筒體部的破壞發(fā)生在材料的延展現(xiàn)象之后。由于筒體部的材料延展具有較高的穩(wěn)定性，可以通過計算預(yù)測強度。另一方面，由于受到集中的內(nèi)壓而產(chǎn)生底部與筒體部之間的交界部分的破壞，所以其破壞強度顯著低于筒體部的破壞強度，該底部與筒體部之間的交界部分的破壞是難以預(yù)測的(不能預(yù)測的致命的破壞)。
根據(jù)該結(jié)果可以確認本實施方式的電池罐盡管具有與以往制品同等的外形及板厚，但其破壞強度較以往制品有所提高。
另外，本發(fā)明絲毫不限定于上述實施方式，可以在不改變本發(fā)明目的的范圍內(nèi)作適當(dāng)改變而進行實施。另外，在實施例中，采用了鋁制的電池罐，但電池罐的材質(zhì)也不限定于此，例如，也可以是金、銀、銅、鉑、黃銅、鐵、不銹鋼、鈦、鎳、鎂、陶瓷、玻璃等無機材料、或這些材料的組合。另外，其材質(zhì)還可以是工程塑料等高分子有機材料或這些材料的組合。另外，本發(fā)明也不限于用于電池罐，也可以用于存在內(nèi)壓且要求薄壁化及輕量化的所有成型品。
另外，在本實施方式中，對用于有底方筒狀的電池罐的情況進行了說明，但不限于此，也可以用于例如圓筒狀、多邊筒狀的電池罐。
另外，在本實施例中，對涉及錐面2 7的實施例進行了說明，但在采用曲面28的情況下也能獲得同樣的效果。
如上所述，通過使用本發(fā)明，能夠提高抵抗內(nèi)壓的強度，所以能夠防止在低于安全閥工作壓的壓力下破壞電池罐。另外，對于逐年要求提升性能、傾向于薄板化的電池罐而言，本發(fā)明是越發(fā)有效的工藝設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種電池罐，該電池罐呈有底筒狀，其特征在于，底部的內(nèi)表面的端部和筒部的內(nèi)表面的端部相鄰接的、具有曲面的拐角部分的內(nèi)徑隨著遠離該底部而增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池罐，其特征在于，上述電池罐的形狀為有底方筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池罐，其特征在于，上述電池罐的材質(zhì)為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池罐，其特征在于，形成上述內(nèi)徑的表面的形狀為錐狀或大致錐狀。
5.一種電池，使用了權(quán)利要求1～4中任一項所述的電池罐。
6.一種電池罐的制造方法，該電池罐的制造方法采用沖壓加工將一張金屬板成型為有底筒狀，其特征在于，進行沖壓加工，以使該底部的內(nèi)表面的端部和上述筒部的內(nèi)表面的端部相鄰接的、具有曲面的拐角部分的內(nèi)徑隨著遠離該底部而增大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池罐，該電池罐能提高抵抗內(nèi)壓的強度。有底筒狀的電池罐通過使其底部(4)的內(nèi)表面的端部和筒部(2或3)的內(nèi)表面的端部相鄰接且具有曲面的拐角部分(27或28)(由緩和區(qū)域D和曲率半徑為r的曲面構(gòu)成)的內(nèi)徑隨著遠離該底部(4)而增大，以謀求解決上述課題。
文檔編號B21D22/00GK101083311SQ20071010840
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者清水義次 申請人:株式會社華努迪克日本