專利名稱：電池組及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將通過隔膜使正極與負極層積的電極組與電解液封存在兼具一方電極端子的金屬殼內(nèi)的多個單電池經(jīng)過焊接連接的電池組以及其制造方法。
一般說來，鎳-氫化物蓄電池、鎳-鎘蓄電池等堿性蓄電池，是在正極及負極之間有隔膜，在將其卷繞成螺線形之后，在正極或負極的端部連接集電體并形成電極體，然后將該電極體收入金屬電池盒內(nèi)并將由集電體延伸的導線部焊接在封口體之后，將封口體通過絕緣墊片安裝在電池盒的開口部并通過密封而構(gòu)成。在這種堿性蓄電池用于電動工具或電動汽車等用途時，由于要求高的輸出力，所以通常使用將多個單電池串聯(lián)連接的電池組。
這樣的電池組，如

圖15所示，在單電池80b的封口板81上作為正極端子設置的正板蓋82上，焊接導線板85的一端，同時在單電池80a的金屬外殼83的底部84上，焊接導線板85的另一端，然后通過將導線板85的中央部彎曲成U字形，將多個單電池80a與80b串聯(lián)連接而制成。
但是，在使通過彎曲成U字數(shù)的導線板85連接的多個單電池80a、80b放電時，由于放電電流通過導線板85通入，所以或?qū)Ь€板85愈長、導線板85愈薄，則電阻壓下降愈大。在該電阻壓下降，放電電流小時，還不成為問題，若在用于電動工具或電動汽車等在大電流通入用途時，由于電阻壓下降而產(chǎn)生工作電壓下降的問題。
因此，人們考慮并提出，不使用導線板，而將單電池相對向的端子間用錫焊接來連接單電池的方法，但是錫焊與焊接相比較，具有錫焊部的強度小而難于可靠地連接的問題。此外，還有錫焊單電池相對向的電極間很麻煩且工作效率差的問題。
因此，本申請人進行了各種研究，其結(jié)果開發(fā)出了使焊接電流流向電池充電方向或放電方向并可直接焊接單電池鄰近的端子間的嶄新方法。該方法如圖16所示，將多個單電池90a、90b放入未圖示的將支承筒內(nèi)排列成一列之后，在其上端的單電池正極蓋92上設置一方焊接電極96，在下端的單電池的金屬外殼93的底部94設置另一方的焊接電極97。
此后，向兩個焊接電極96、97之間邊加壓力邊加電壓并通入大電流脈沖。由此，單電池90a的金屬外殼93的底部94與單電池90b的正極蓋92的接觸部發(fā)生熔融而被焊接。
這樣，由于單電池鄰近的端子間直接焊接，所以該焊接部分的電阻壓下降減少了并提高了電池組的工作電壓。
然而，如前所述，在使多個單電池排列成一列之后，在其兩端部設置一對焊接電極，邊向兩焊接電極加壓力邊外加電壓并通入大電流脈沖，在一方單電池的金屬外殼的底部與另一方單電池正極蓋的接觸部焊接時，則在向焊接電極間加壓力時，直接給予正極蓋以過大的加壓力。在正極蓋受到該過大的加壓力時，正極蓋發(fā)生壓縮、變形等問題。
此外，由于在正極蓋內(nèi)設有壓力閥，因此在正極蓋被壓縮而發(fā)生變形時，便產(chǎn)生了該壓力閥無法正常工作的問題。
因此，本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種即使將多個單電池焊接，也無損于內(nèi)裝壓力閥的蓋部且不產(chǎn)生焊接不良的結(jié)構(gòu)的電池組。
為了達到上述目的，本發(fā)明的電池組，由多個單電池連接而成，這些單電池包括收容有設正極與負極其中夾有電解液的電池要件并兼具一方電極端子的金屬外殼，和對所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子所構(gòu)成，其特征在于，在相鄰的兩個單電池的端子之間，在所述端子一側(cè)至少具有一個突出部的連接部件，所述連接部件與所述單電池的端子的接觸部分別在所述突出部焊接連接。
在理想的情況下，其特征在于，所述連接部件在與所述外殼底部的接觸部焊接連接。
本發(fā)明的特征在于，所述連接部件在相當于所述端子區(qū)域具有開口部并以包圍所述開口部的方式形成，是理想的。
本發(fā)明的特征在于，所述連接部件構(gòu)成為在所述外殼底部與所述外殼焊接連接，沿所述外部周緣部達到側(cè)面的一部并覆蓋所述側(cè)面的一部，是理想的。
本發(fā)明的特征在于，所述連接部件沿所述外殼的周緣部達到側(cè)面的一部并在所述外殼側(cè)面，與所述外殼焊接連接。
即是說，本發(fā)明的電池組在一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部之間，在與蓋對應的位置上設有具有比該蓋徑大的開口部連接部件，而該連接部件與一方的單電池的封口體的接觸部，以及該連接部件與另一方的單電池的外殼的接觸部分別焊接連接。
這樣，連接部件與一方單電池封口體的接觸部及連接部件與另一方單電池的外殼底部的接觸部即成為分別被焊接連接的結(jié)構(gòu)時，通過連接部件一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部電連接，而一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部的集電體路徑就成為連接部件的高度，即，成為一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部之間的長度，因此，可得到減少連接的電阻壓下降、提高工作電壓的電池組。
此外，在通過封口體上所設置的與蓋對應的位置上設有的比蓋徑大的開口部的連接部件，一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部電連接時，設置在封口體上的蓋沒有被焊接，所以不產(chǎn)生蓋被壓縮而發(fā)生變形和損傷。由此，可得到蓋內(nèi)所設置的安全閥工作壓不受影響的電池組。
于是，連接部件由具有導電性材料構(gòu)成，包括有其外徑比所述外殼開口部內(nèi)徑小徑的環(huán)形基板部、和由該基板部部向上方或下方相互突出的有底的凸部，以及由該凸部的底部突出的凸出部，這樣，通過由基板部向上方或下方相互突出的有底的凸部，環(huán)形連接部件可在一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部之間給予彈性。
因此，可得到提高向下方(或向上方)突出的凸出部與一方單電池封口體的焊接部，以及向上方(或向下方)突出的凸出部與另一方單電池的外殼底部的焊接部的焊接強度，進一步減少焊接部電阻壓下降和工作電壓更高的電池組。在此種情況下，環(huán)形基板的外徑由于比外殼開口部內(nèi)徑小，所以可得到能防止一方單電池的外殼的上端部與另一方單電池的外殼底部接觸而產(chǎn)生不良焊接的電池組。
此外，若環(huán)形基板部的一部具有切口部，則在將各單電池排列成一列配置之后，可向各單電池之間插入連接部件，因此各單電池的排列配置作業(yè)變得容易了。而基板的形狀不局限于環(huán)形，也可以是多角形。還有，連接部件由沿外殼開口部的外周彎曲成弧形或曲折形的第1基板部，和沿外殼開口部的外周彎曲成弧形或彎曲形的第2基板部構(gòu)成，以蓋為間隔將該第1基板部與第2基板部相互分離配置并其中心部形成開口部時，向各單電池之間插入連接部件的作業(yè)即變得更加容易了。
于是，在使用這樣的連接部而構(gòu)成的電池組由于某種事故而發(fā)生焊接部破壞與斷裂時，若凸出部的厚度比外殼底部的厚度厚，則有可能產(chǎn)生外殼底部的焊接部分破裂而泄漏電解液。為此，最好是使凸出部的厚度及凸部的底部厚度比外殼底部厚度作得薄。此外，若基板部的厚度作得比外殼底部的厚度薄，則產(chǎn)生連接部件的電阻值上升，電池組的輸出特性下降的問題，因此最好是將基板的厚度作得比外殼底部的厚度厚。
還有，環(huán)形連接部件是由其外徑比外殼開口部內(nèi)徑小徑環(huán)形絕緣性基板與導電環(huán)整體形成的，在導電環(huán)于基板的基板內(nèi)部由該基板向上下方突出形成時，則通過導電環(huán)，一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部連接，集電路徑成為導電環(huán)的高度，所以可得到減少連接部電阻壓下降而工作電壓高的電池組。
在此種情況下，環(huán)形絕緣性基板的外徑比外殼開口部內(nèi)徑還小，在其內(nèi)部形成導電環(huán)，因而可得到能夠可靠地防止一方單電池的外殼上端部與另一方單電池外殼底部接觸，進而產(chǎn)生不良焊接的電池組。
還有，環(huán)形連接部件由具有導電性材料構(gòu)成，具有圓筒部與在該圓筒部的底部整體形成的環(huán)形凸緣部，同時在圓筒部的外周部的配置絕緣環(huán)，凸緣部被焊接在另一方單電池的封口體上，圓筒部的上端部被焊接在另一方單電池的外殼的底部時，由于集電路徑成為圓筒部的高度，所以可得到減少連接部的電阻壓下降而工作電壓高的電池組。
在這種情況下，在圓筒部的外周部設置有絕緣環(huán)，所以可得到能夠可靠地防止一方單電池外殼上端部與另一方單電池外殼底部的接觸，進而不產(chǎn)生焊接不良的電池組。
還有，環(huán)形連接部件與封口體整體形成，在由封口體突出的蓋上具有同心形成的圓筒體，同時在該圓筒體的外周部上配置絕緣環(huán)，圓筒體的下端部被焊接在一方單電池的封口體上，而圓筒體的上端部被焊接在另一方單電池的外殼底部時，由于集電路徑為圓筒體的高度，所以可得到減少連接部的電阻壓下降而工作電壓高的電池組。
在這種情況下，在圓筒部的外周部設置有絕緣環(huán)，因此可得到能夠可靠地防止一方單電池的外殼上端部與另一方單電池外殼底部相接觸，進而產(chǎn)生不良焊接的電池組。
于是，本發(fā)明的電池組的制造方法是，在一方單電池的封口體與另一方單電池的外殼底部之間配置在與蓋對應位置上所具有的直徑比蓋大的開口部的連接部件并將多個單電池排列成一列，然后對排列成一列的多個單電池的兩端以給定壓力加壓，同時向與任意兩個單電池金屬外殼接觸配置的一對焊接電極之間通入焊接電流，使連接部件與一方單電池的封口體以及連接部件與另一方電池的外殼底部分別進行焊接。
這樣，將在與蓋對應的位置上所具有的直徑比蓋大的開口部的連接部件作間隔配置，使多個單電池排成一列，然后對這兩端部以給定壓力加壓，同時向任意兩個單電池金屬外殼接觸配置的一對焊接電極之間通入焊接電流時，焊接電流由一對焊接電極的一方，通過一方單電池的外殼底部、連接部件、另一方單電池蓋及另一方單電池內(nèi)向一對焊接電極的另一方或者向其相反方向通入。
由此，在一方單電池的外殼底部與連接部件的接觸部，以及另一方單電池的蓋與連接部件的接觸部發(fā)生焦耳熱，這些接觸部熔融而被焊接。其結(jié)果，即使不使用焊接用正極導線板，一方單電池的外殼底部與另一方單電池蓋通過連接部件而被焊接連接，因而可得到減少接觸部的電阻壓下降，使多個單電池串聯(lián)連接的低內(nèi)部電阻的電池組。
而且，上述構(gòu)成也可適用于單電池并聯(lián)連接的場合。
以下對附圖作簡單說明。
圖1為表示實施例1連接部件的圖，圖1(a)為其透視圖，圖1(b)為其俯視圖，圖1(c)為其主視圖。
圖2為表示使用實施例1的連接部件連接單電極間狀態(tài)的剖視圖。
圖3為表示實施例2連接部件的圖，圖3(a)為其透視圖，圖3(b)為其俯視圖，圖3(c)為其主視圖。
圖4為表示實施例3連接部件的圖，圖4(a)為其透視圖，圖4(b)為其俯視圖，圖4(c)為其主視圖。
圖5為表示實施例4連接部件的圖，圖5(a)為其透視圖，圖5(b)為其俯視圖，圖5(c)為其主視圖。
圖6為模擬表示本發(fā)明焊接裝置一例的透視圖。
圖7為表示使用圖6的裝置焊接電池組的單電池間狀態(tài)的俯視圖。
圖8為表示本發(fā)明連接部件的厚度與單電池外殼厚度關系而將連接部件與單電池外殼焊接部分的主要部分放大的剖視圖。
圖9為表示使用變形例1的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖。
圖10為表示使用變形例2的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖。
圖11為表示使用變形例3的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖。
圖12為表示變形例4的連接部件及使用該部件連接單電池間狀態(tài)的圖。
圖13為表示變形例5的連接部件及使用該部件連接單電池間狀態(tài)的圖。
圖14為表示變形例6的連接部件及使用該部件連接單電池間狀態(tài)的圖。
圖15為表示已有例電池組一例的主視圖。
圖16為表示已有例電池組另一例的主視圖。
在上述附圖中，A,B,C-單電池，1-正極板，2-負極板，3-隔離膜，4-正極集電體，5-正極用導線，6-外殼(負極板外部端子)，7-封口體，8-正極蓋(正極外部端子)、9-絕緣墊片，10、20、50、60、70-環(huán)形連接部件，11、21-環(huán)形基板部，12、22、42、45-有底的凸部，13、23、33、43、46-凸出部，14、24、34、53、-開孔，25、35-切口部，30-多角形連接部件，31-多角形基板部，40-連接部件，41-第1基板部，44-第2基板部，51-導電環(huán)，52-環(huán)形絕緣性基板，61-圓筒體，62、72-凸緣部，63、73-絕緣環(huán)，71-圓筒體，101、103-焊接用上電極，101a、102a、103a、104a-槽部，102、104-焊接用下電極，105、106-絕緣載置臺，107、108-加壓部件，110焊接用電源。
實施例以下根據(jù)圖1至圖8說明將本發(fā)明適用于鎳氫蓄電池的實施例。其中，圖1為表示實施例1連接部件的圖，圖1(a)為其透視圖，圖1(b)為其俯視圖，圖1(c)為其主視圖。圖2為表示用實施例1的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖。其中圖2的連接部件示出圖1(b)的Ⅹ-Ⅹ截面。此外，圖3為表示實施例2的連接部件的圖，圖3(a)為其透視圖，圖3(b)為其俯視圖，圖3(c)為其主視圖。
圖4為表示實施例3連接部件的圖，圖4(a)為其透視圖，圖4(b)為其俯視圖，圖4(c)為其主視圖。圖5為表示用實施例4的連接部件的圖，圖5(a)為其透視圖，圖5(b)為其俯視圖，圖5(c)為其主視圖。此外，圖6為模擬地表示本發(fā)明焊接裝置一例的透視圖。圖7為表示使用圖6裝置焊接電池組的單電池間焊接狀態(tài)的俯視圖。還有，圖8為表示本發(fā)明連接部件的厚度與單電池外殼厚度關系而將連接部件與單電池外殼焊接部分主要部分放大的剖視圖。
1．單電池的制作首先，在由沖孔金屬板制成的極板芯體表面上形成鎳燒結(jié)多孔體之后，通過化學浸漬法將以氫氧化鎳為主體的活性物質(zhì)填充到該鎳燒結(jié)多孔體內(nèi)制作鎳正極板1，同時在由沖孔金屬制的極板芯體的表面上填充由吸氫合金組成的糊狀負極活性物質(zhì)并使其干燥之后，將其壓延到給定厚度，制成吸氫合金負電極板2。
在這些鎳正極板1與吸氫合金負極2之間通過隔離膜3卷繞成螺線型而制成螺線形電極組，然后在該螺線形電極組的上端面所露出的極板芯體上焊接正極集電體4，同時在其下端面所露出極板芯體上焊接上負極集電體(未圖示)。接著，在正極集電體4的上部焊接上將中央部彎曲加工成為圓筒形的正極用導線5之后，將其收納入鐵上鍍鎳的有底筒形外殼(底面的外面成為負極外部端子)6內(nèi)，并將焊接在吸氫合金負極板2上的負極集電體焊接在外殼6的內(nèi)底面。
接著，將防震環(huán)(未圖示)插入外殼6的上部內(nèi)周側(cè)，在外殼6的上部外周側(cè)進行槽加工并在防震環(huán)上端部形成凹部，然后向外殼6內(nèi)注入由30％(重量)的氫氧化鉀(KOH)水溶液的組成的電解液。此后，在該外殼6的開口部上部配置封口板7的底面，使之與正極用導線5的圓筒部分接觸。
這里，在封口板7上部設置有正極蓋(正極外部端子)8，在該正極板蓋8內(nèi)具有由閥板7a與彈簧7b構(gòu)成的閥體，在封口體7的中央形成有通氣孔，而封口體由封口板7與正板蓋8形成。
接著，在封口體7的周緣嵌著絕緣墊片9，并使用壓力機施加壓力，將封口體7壓入外殼6內(nèi)，達到絕緣墊片9的下端設置在外殼6上部外周上的凹部位置為止。此后，通過將外殼6的開口端緣鉚接在內(nèi)方并將電池封口，即得到鎳氫蓄電池A、B、C。
2．單電池間連接部件(1)實施例1實施例1的單電池間的接觸部件10，是由鐵、銅、鎳及其合金等導電性良好的金屬板壓制成形的，如圖1、2所示，該部件是由環(huán)形基礎部11和有底的凸部12,12…，以及凸出部13所構(gòu)成，所述環(huán)形基礎部11在中心部具有比正極蓋8的外徑大的圓形開孔14，同時其外徑比外殼6開口部內(nèi)徑還小而形成的；所述有底部12是由該環(huán)形基礎部11向上方或者向下方相互突出的；所述凸出部是由該凸部12的底部突出的。還有，從由基板部11向上方突出的凸部12的突起部13的前端開始，到由基板部11向下突出的凸部12的凸出部13的前端為止的長度，其形成為與電池A的外殼的底面與電池B的封口體7的上面之間的長度相比，變得稍長些。
(2)實施例2實施例2的單電池間連接部件20，是由鐵、銅、鎳或它們的合金等導電性良好的金屬板經(jīng)過加壓形成制得的，如圖3所示，它包括一環(huán)形基板部21，這一基板部21在中心部具有比正極蓋8的外徑大的圓形開孔24，同時其外徑比外殼6的開口部內(nèi)徑小而且在其一部形成切口部25；此外還包括有從該環(huán)形基板部21向上方或向下方相互突出的有底的凸部22、22…，以及從該凸部22的底部突出的凸出部23。
此外，在基板部21上所形成的切口部25的寬度以比正極蓋8的直徑稍大而形成。因此，如后所述，在將各單電池A,B,C排列配置之后，可以在單電池A與B之間以及單電池B與C之間插入連接部件20，因此很容易地進行各單電池的排列配置作業(yè)。還有，從由基板部21向上方突出的凸部22的凸出部23的前端開始，到由基板部21向下方突出的凸部22的凸出部23的前端為止的長度，其形成為與電池A的外殼的底面與電池B的封口體7的上面之間的長度相比，變得稍長一些。
(3)實施例3實施例3的單電池間的連接部件30，是由鐵、銅、鎳或它們的合金等導電性良好的金屬板經(jīng)過壓制成型而制成的。如圖4所示，該部件包括多角形基板部31，這一基板部31在中心部具有比正極蓋8的外徑大的多角形開孔34，同時其外徑比外殼6的開口部內(nèi)徑還小而形成的。此外，還包括從該環(huán)形基板部31向上方或向下方相互突出的有底的凸部32、32…，以及從該凸部32的底部突出的凸出部33。
此外，在基板部31上所形成的切口部35的寬度以比正極蓋8的直徑稍大而形成的。因此，如后所述，在將各單電池A、B、C排列配置之后，可以在單電池A與B之間及單電池B與C之間插入連接部件30，因此很容易地進行各單電池的排列配置作業(yè)。還有，從由基板部31向上方突出的凸部32的凸出部33的前端開始，到由基板部31向下方突出的凸部32的凸出部33的前端部為止的長度，其形成為與電池A的外殼底部與電池B的封口體7的上面之間的長度相比，變得稍長一些。
(4)實施例4實施例4的單電池間連接部件40，是由鐵、銅、鎳或其它們的合金等導電性良好的金屬板經(jīng)過壓制成型而制成的。如圖5所示，該部件由沿外殼開口部的外周彎曲成曲折形的第1基板部41和各沿外殼的開口部的外周變曲成曲折形的第2基板部44所構(gòu)成。這些第1基板部41與第2基板部44，使它們配置在外殼6的開口部內(nèi)，同時以可在其中心部配置正極蓋8，由將正極蓋8形成間隔來相互隔離配置。
上述連接部件還包括在第1基板部41上由第1基板部41向上方或下方相互突出的有底的凸部42,42…，和由該凸部42的底部突出的凸出部43。此外，還包括有在第2基板部44上由第2基板部44向上方或下方相互突出的有底的凸部45,45…，以及從該凸部45的底部突出的凸出部46。
此外，連接部件還包括沿外殼開口部外周彎曲成曲折形的第1基板部41，和沿外殼開口部的外周彎曲成曲折的第2基板部44；通過將正極蓋8作成間隔，使這些第1基板部41與第2基板部44相互間隔配置，中心部形成開口部時，則將更加容易地進行向各單電池A、B、C插入第1基板部41及第2基板部42的作業(yè)。
還有，從第1基板部41(第2基板部44)向上方上突出的凸部42(45)的突出部43(46)的前端開始，到從第1基板部41(第2基板部44)向下方突出的凸部42(45)的突出部43(46)的前端為止的長度，其形成為與電池A的外殼的底面與電池B的封口體7的上面之間的長度相比，變得稍長一些。
還有，不用采用沿外殼開口部的外周將第1基板部41及第2基板部44彎曲成曲折形，也可以沿外殼6的開口部外周將它們圓滑地彎曲成弧形。
3．焊接裝置用于制造本發(fā)明電池組的焊接裝置，如圖6、7所示，包括由焊接用上電極101與焊接電極用下電極102組成的一方極性焊接用上下電極；由焊接用上電極103與焊接用下電極104組成的另一方極性焊接用上下電極組成的一對焊接電極；由配置在各焊接用下電極102、104之間的絕緣體組成的絕緣載置臺105；由配置在焊接用下電極104外側(cè)的絕緣體組成的絕緣載置臺106；對串聯(lián)連接配置成一列的電池組的各單電池A、B、C兩端部加壓的一對加壓部件107、108；向焊接用上電極101、103或焊接用下電極102、104供給焊接電流的焊接用電源110(參照圖7)。
焊接用下電極102、104是由銅等導電性良好的金屬材料制成多角柱形而形成的，在其中央部分別沿單電池排列方向形成與各單電池A、B、C的下半部分外形形狀一致的槽部102a、104a。而焊接用上電極101、103與焊接用下電極102、104相同，是由銅等導電性良好的金屬材料制成角柱形而形成的，在其中央部分別沿單電池排列方向形成各單電池A、B、C的上半部分的外形一致的槽部101a、103a。
而且，通過在各焊接用下電極102、104上載置各焊接用電極101、103，由槽部102a與101a所形成的空間部以及由槽部104a與103a所形成的空間部與各單電池A、B、C的外形一致。由此，通過在焊接用下電極102的槽部上配制單電池A(B、C)并在其上載置焊接用上電極101固定單電池A(B、C)，通過在焊接用下電極104的槽部104a上配置單電池B(A、C)并在其上載置焊接用電極103固定單電池B(A、C)。
絕緣載置臺105、106是通過將合成樹脂和陶瓷等絕緣材料制成角柱形而構(gòu)成的，在其中央部分別沿單電池的排列方向分別形成與單電池A、B、C的下半部分的外形一致的槽部105a、106a。還有，在圖6、7中示出了作為單電池使用3個單電池A、B、C作成電池組并將其載置在絕緣載置臺105、106上的例子，但是，在制作有聯(lián)接多個單電池的電池組時，除了使用絕緣載置臺105、106之外，還可使用其他的絕緣載置臺。
加壓部件107、108由具有強度的金屬、合成樹脂、陶瓷等構(gòu)成，在將各單電池A、B、C在各焊接用下電極102、104及各絕緣載置臺105、106上排列成一列配置之后，通過將加壓部件107押接到單電池A的正極蓋8上，同時將加壓材料押接到單電池C的外殼6的底部來推壓各單電池A、B、C。還有，加壓部件107、108的至少一方通過螺旋彈簧和氣壓缸等的加壓構(gòu)件進行加壓。
焊接用電源110是一種直流電源，在給電池組加給定電壓值的直流電壓后，只在一對焊接電極之間(此時在焊接用上電極101與焊接用上電極103之間)通入3KA的直流脈沖電流約15msec。
接著說明使用上述焊接裝置制造電池組的焊接例。
首先，將按著焊接用下電極102、絕緣載置臺105、焊接用下電極104及絕緣載置臺106的順序排列成一列地配置。此后，在焊接用下電極102的槽部102a上載置單電池A；在絕緣載置臺105的槽部105a及焊接用下電極104的槽部104a上載置單電池B；在絕緣載置臺106的槽部106a上載置單電池C。并且，在此時，在單電池A與B之間、單電池B與C之間配置任一上述的連接部件10、20、30、40。
接著，使焊接用上電極101的槽部101a與單電池A的外形相適合，將焊接用上電極101載置在焊接用下電極102上，同時使焊接用上電極103的槽部103a與單電池B的外形相適合，將焊接用上電極103載置在焊接用下電極104上，并固定單電池A及單電池B。
接著，將加壓部件107壓接到單電池A的封口板7上，同時將加壓部件108壓接到單電池C的外殼6的底部。這樣，加壓部件107和108的至少一方通過螺旋彈簧、氣壓缸等加壓裝置而加壓，以給定壓力(例如1×105N/m2-5×105N/m2的壓力)對各單電池A、B、C加壓。并且，由焊接用電源110延伸出的連接導線的一方端子連接在焊接用上電極101上，另一方端子則連接在焊接用上電極103上。
接著，在驅(qū)動焊接用電源110時，則在焊接用上電極101與焊接用上電極103之間加給定電壓值的電流電壓，沿焊接用上電極101→電池A的外殼6→單電池A的底部與連接部件10(20、30、40)的接觸部→連接部件10(20、30、40)與單電池B的封口板7的接觸部→單電池B內(nèi)→單電池B外殼6→焊接用上電極103的方向(或其逆方向)，通入3KA直流脈沖電流約15msec。
這樣，單電池A的底部與連接部件10(20、30、40)的接觸部，以及連接部10(20、30、40)與單電池B的封口板7的接觸部發(fā)生焦耳熱而熔融，各接觸部被焊接。
接著，沿絕緣載置臺106、焊接用下電極102、絕緣載置臺105以及焊接用下電極104的順序排列成一列地配置，載置有在絕緣載置臺106的槽部106a及焊接用下電極102槽部102a上所焊接的單電池A與單電池B，同時在焊接用下電極104的槽部104a及絕緣載置臺105槽部105a上載置單電池C。此后，與上述相同，將焊接用上電極101、103分別載置在焊接用下電極102、104上，同時將加壓部件107及加壓部件108壓接，驅(qū)動焊接用電源110。這樣，單電池B的底部與連接部件10(20、30、40)接觸部及連接部件10(20、30、40)與單電池C的封口板7的接觸部分別焊接，即成為3個單電池串聯(lián)的焊接電池組。
還有，在單電池A(或B)的底部與連接部件10、20、30、40與單電池B(或C)的封口板7的接觸部分別焊接時，在連接部件10中，向上方突出的凸部12的凸出部13與單電池A(B)的外殼6的底部的接觸部被焊接；向下方突出的凸部12的凸出部13與單電池B(C)的封口板7的接觸部被焊接。此外，在連接部件20中，向上方突出的凸部22的凸出部23與單電池A(B)的外殼6的底部的接觸部被焊接；向下方突出的凸部22的凸出部23與單電池B(C)的封口板7的接觸部被焊接。
此外，在連接部件30中，向上方突出的凸部32的凸出部33與單電池A(B)的外殼6的底部的接觸部被焊接；向下方突出的凸部32的凸出部33與單電池B(C)的封口板7的接觸部被凸出。還有，在連接部件40中，向上方突出的凸部42(45)的凸出部43(46)與單電池A(B)外殼6的底部的接觸部被焊接；向下方突出的凸部42(45)的凸出部43(46)與單電池B(C)的封口部7的接觸部被焊接。
4．對連接部件厚度的研究在使用上述實施例的連接部件10、20、30、40構(gòu)成電池組而使用該電池組時，在遇有因任何事故而發(fā)生焊接部破壞斷開的情況，若各凸出部13、23、33、43(46)的厚度比單電池A、B、C的外殼6的底部厚度厚，則外殼6的底部焊接部分被破壞了，就可能發(fā)生所謂的電解液泄露。并且，若將各基板部件11、21、31、41(45)的厚度作得比外殼6底部厚度薄，則產(chǎn)生各連接部件10、20、30、40的電阻值上升，電池組的輸出特性下降的問題。
因此，本發(fā)明中如圖8所示(圖8中只示出連接部件10，但連接部件20、30、40中也是相同的)，連接部件10的凸部12上所形成的凸出部13的厚度t1比凸部12的底部的厚度t2薄(t1≤t2)，而且凸出部的厚度t1及凸部12的底部厚度t2比外殼6的底部厚度t3薄(t1≤t2≤3t)形成的。而基板部11的厚度t4比外殼6的底部的厚度t3厚(t4≥t3)，即具有t1≤t2≤t3≤t4的關系而形成的。這樣，即可得到能夠低限度地抑制連接部件10(20、30、40)的電阻值，同時不傷損單電池的電池組。
5．連接部件的變形例本發(fā)明的單電池間的連接部件不局限上述的實施例，可有各種變形例。以下根據(jù)圖9-11說明本發(fā)明變形例的連接部件。其中，圖9為表示使用變形例1的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖；圖10為表示使用變形例2的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖；圖11為表示使用變形例3的連接部件連接單電池間狀態(tài)的剖視圖。
(1)變形例1變形例1的單電池間連接部件50，例如圖9所示，包括有由鐵、銅、鎳或其合金等導電性良好的金屬制的導電環(huán)51；由合成樹脂和陶瓷等絕緣材料制成并在中心部具有比正極蓋8的外徑大的開孔53的環(huán)形絕緣基板52。導電環(huán)51通過整體而形成的，其一部分沿環(huán)形絕緣基板52上下突出，而其余部分被埋入絕緣性基板52之內(nèi)。還有，環(huán)形絕緣基板52的外徑以比外殼6開口部的內(nèi)徑小而形成，導電環(huán)51的高度比正極蓋8的高度高，比電池A的外殼底面與電池B的封口體7的上面之間的長度稍長一些而形成。
(2)變形例2變形例2的單電池連接部件60，是由鐵、銅、鎳或其合金等導電性良好的金屬板經(jīng)壓制成形，如圖10所示，成為具有凸緣部62的圓筒體61，同時圓筒體61的內(nèi)徑以比正極蓋8的外徑大而形成的。然后，在該圓筒體61的外周部具有絕緣環(huán)63。還有，圓筒體61的高度比正極蓋8的高度高，以比電池A的外殼底面與電池B的封口體7的上面之間的長度稍長一些而形成。
(3)變形例3變形例3的單電池間連接部件70，是通過鐵、銅、鎳或其合金導電性良好的金屬板經(jīng)壓制成形并與正極蓋8整體形成，如圖11所示，將正極蓋8的底部作成凸緣部72，由正極蓋8上同心形成的圓筒體71構(gòu)成。然后，在該圓筒體71的外周部具有絕緣環(huán)73。還有，圓筒體71的高度比正極蓋8的高度高，以比電池A的外殼底面與電池B的封口體7的上面之間的長度稍長一些而形成。
(4)變形例4變形例4的單電池間連接部件80，如圖12A至D所示，由鐵、銅、鎳或它們的合金等導電性良好的金屬制的蓋所構(gòu)成。通過一片金屬板的加工成型，由針形成突起，很容易制造。
(5)變形例5變形例5的單電池間連接部件90，如圖13A至B所示，由鐵、銅、鎳或它們的合金等導電性良好的金屬制帶鉆孔的蓋構(gòu)成。也是通過一片金屬板的加工成型，由針形成突起，很容易制造。
(6)變形例6變形例6的單電池間連接部件100，如圖14A至B所示，是使變形例4的連接部件80上下翻轉(zhuǎn)用的。
使這些變形例的各連接部件50、60、70介于各單電池之間，使用與上述相同的焊接裝置焊接時，在連接部件50中，導電環(huán)51的上端部與單電池A(B)的外殼6的底部的接觸部被焊接，而導電環(huán)51的下端部與單電池B(C)的封口板7的接觸部被焊接。此外，在連接部60中，圓筒體61的上端部與單電池A(B)的外殼6的底部的接觸部被焊接，而凸緣部62與單電池B(C)的封口體7的接觸部被焊接。
還有，在連接部件70中，圓筒體71的上端部與單電池A(B)的外殼體6的底部的接觸部被焊接。此外，由于連接部件70的凸緣部72是與正極蓋8的整體形成的，所以該凸緣部72預先與各單電池A、B、C的封口板7連接。
如上所述，本發(fā)明中，各單電池之間是通過連接部件10、20、30、40、50、60、70中的任一個焊接連接，因此各單電池間連接部的集電路徑只成為這些連接部件10、20、30、40、50、60、70的高度的距離，所以可得到減少連接部電阻壓下降和工作電壓高的電池組。
此外，在配制成一列的多個單電池相鄰的單電池，例如單電池A與單電池B的金屬外殼6、6上分別使一對焊接用上下電極101、102或103、104接觸配置之后，利用加壓部件107、108以給定壓力加壓一列單電池A、B、C的兩端部，并向一對焊接用上電極101、103之間驅(qū)動焊接電流，因此，焊接電流從焊接用上電極101開始，通過單電池A(B)的外殼6的底部與連接部件10(20、30、40、50、60、70)的接觸部、連接部件10(20、30、40、50、60、70)與單電池B(C)的封口板7的接觸部及單電池B(C)，向焊接用上電極103，或者向其反方向通入。
這樣，在單電池A(或B)的底部與連接部件10、20、30、40、50、60、70與單電池B(或C)的封口板7的接觸部發(fā)生焦耳熱，該接觸部熔融而被焊接。這樣，即使不用焊接用導線板，也能得到減少焊接部的電阻壓的下降、串聯(lián)多個單電池的內(nèi)部電阻低的電池組。
還有，在上述的實施例中，雖然說明了只用3個單電池制成電池組的例子，但是，若適用本發(fā)明，即使連接任何個單電池，均可制造電池組。在此種情況下，將多個連接的單電池制成電池組時，除使用絕緣裝置臺105、106之外，也可以使用其他絕緣載置臺，主要在于，焊接相鄰近的單電池間的一對焊接電極間可絕緣構(gòu)成，即可。
還有，在上述實施例中，雖然說明了只約15mese的時間通入3KA的電流進行焊接的例子，但就施加電流值而論，與電池尺寸無關，在1KA以上也可得到同樣效果。還有，若施加時間為5msec以上，則可得到同樣效果，但經(jīng)過長時間(例如1秒以上)通入電流，則對各單電池會產(chǎn)生不良影響，因而是不理想的。還有，作為焊接電流的電源，不僅限于直流，也可使用交流電源。
還有，上述說明了以封口體為正極端子，以外殼作為負極端子的例子，但是，也可以使用以封口體為負極端子，以外殼作為正極端子。
還有，上述說明了將本發(fā)明適用于鎳氫蓄電池的例子，但是，本發(fā)明不僅限于鎳氫蓄電池，顯然，也可適用于鎳鎘蓄電池等其他蓄電池。
權(quán)利要求
1．一種電池組，由多個單電池連接而成，這些單電池包括收容有挾持電解液、設有正極與負極構(gòu)成的電池要件并兼具一方電極端子的金屬外殼，和對所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子所構(gòu)成，其特征在于，在所述單電池中相鄰的兩個端子之間，至少在所述各端子一側(cè)具有一個突出部的連接部件，所述連接部件與所述單電池端子的接觸部分別在所述突出部焊接連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件在與所述外殼底部的接觸部焊接連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件在相當于所述端子的區(qū)域具有開口部并以包圍所述開口部的方式形成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件，其構(gòu)成為在所述外殼底部與所述外殼焊接連接，沿所述外殼的周緣部達到側(cè)面的一部并覆蓋所述側(cè)面的一部。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件沿所述外殼的周緣部達到側(cè)面的一部并在所述外殼側(cè)面，與所述外殼焊接連接。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述單電池使絕緣體介于兼具一方電極端子的金屬外殼的開口部之間，并包括有兼具另一方電極端子的蓋的封口體，所述連接部件在一方單電池的所述封口體與另一單電池的所述外殼底部之間、在對應于所述蓋的位置上，具有比該蓋大口徑的開口部，所述連接部件與所述一方單電池的另一方電極端子的接觸部，以及所述連接部件與所述另一單電池的外殼的接觸部，分別在所述突出部焊接連接。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，鄰近所述單電池的同一電極端子之間進行連接。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部由具有導電性材料構(gòu)成，包括有其外徑比所述外殼開口部內(nèi)徑小徑的環(huán)形基板部和由該基板部向上方或下方交替突出的有底的凸部，以及由該凸部的底部突出的凸出部，同時焊接連接有向一方向突出的所述凸部的凸出部與所述一方單電池封口體的接觸部，并且焊接連接有向另一方向突出的所述凸部的凸出部與所述另一方單電池外殼底部的接觸部。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件由具有異電性材料構(gòu)成，包括有其外徑比所述外殼開口部內(nèi)徑小并在其一部形成缺口部的環(huán)形基板部、和由該基板部向上方或下方交替突出的有底的凸部，以及由該凸部的底部突出的凸出部，同時焊接連接有向一方向突出的所述凸部的凸出部與所述一方單電池封口體的接觸部，并且焊接連接有向另一方向突出的所述凸部的凸出部與所述另一方單電池的外殼底部的接觸部。
10．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部件由具有導電性材料構(gòu)成，包括有其外徑比所述外殼開口部內(nèi)徑小并在其一部形成缺口部的多角形基板部、和由該基板部向上方或下方交替突出的有底的凸部，以及由該凸部的底部突出的凸出部，同時焊接連接有向一方向突出的所述凸部的凸出部與所述一方單電池封口體的接觸部，并且焊接連接有向另一方向突出的所述凸部的凸出部與所述另一方單電池的外殼底部的接觸部。
11．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部件由具有導電性材料構(gòu)成，包括有沿所述外殼開口部外周彎曲成弧形或曲折形的第1基板部和沿所述外殼開口部的外周彎曲成弧形或曲折形的第2基板部；這些第1基板部和第2基板部使所述蓋成間隔，相互離開設置，其中心部形成開口部，同時這些第1基板部與第2基板部分別包括有向上方或向下方交替突出的有底的凸部，以及由該凸部的底部突出的凸出部，同時焊接連接有向一方向突出的所述凸部的凸出部與所述一單電池封口體的接觸部，并且焊接連接有向另一方向突出的所述凸部的凸出部與所述另一方的單電池外殼底部的接觸部。
12．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述突出部的厚度及所述凸部底部的厚度形成為所述外殼底部的厚度薄，同時所述基板厚度比所述外殼底部的厚度厚。
13．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部件與其外徑比所述外殼開口部內(nèi)徑小的環(huán)形絕緣基板和導電環(huán)整體形成，所述導電環(huán)在所述絕緣基板內(nèi)部由該絕緣基板向上下方突出形成，同時所述導電環(huán)下端部焊接在所述一方單電池的封口體上，該導電環(huán)上端部焊接在所述另一方單電池的外殼底部上。
14．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部件由具有導電性凸緣部的圓筒體構(gòu)成，同時在所述圓筒體外周部設置絕緣環(huán)，所述凸緣部焊接在所述一方單電池的封口體，所述圓筒體的上端部被焊接在所述另一方單電池外殼的底部。
15．根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其特征在于，所述連接部件與所述蓋整體形成，并具有一圓筒體，這種圓筒體是將該蓋的底部作成凸緣部并在該蓋上的同心形成的，同時在所述圓筒體的外周部設置絕緣環(huán)，所述圓筒體的下端部被焊接在所述一方單電池的封口體上，而該圓筒體的上端部被焊接在所述另一方單電池外殼的底部。
16．一種電池組的制造方法，其特征在于包括準備多個單電池工序和排列成一列的工序及焊接工序；所述準備多個單電池工序，是準備收容挾持電解液的正極與負極構(gòu)成的電池要素并兼具一方電極端子的金屬外殼，和對所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極端子的多個單電池；所述排列成一列的工序，是將這些多個單電池相鄰近的端子通過連接部件接觸連接；所述焊接工序，是將所述排成一列的多個單電池至少通過一方的電池要素通入焊接電池并焊接在所述鄰近的端子之間。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池組的制造方法，其特征在于，所述連接部件在所述外殼一側(cè)及所述端子一側(cè)至少分別具有1個突出部，所述接觸部件與所述一方單電池端子的接觸部，以及所述連接部件與所述另一方單電池外殼的接觸部分別在所述突出部進行焊接連接。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池組的制造方法，是將在收容了電池元件的兼具一方電極端子的外殼開口部通過絕緣體，和具有兼作另一方電極端子蓋的封口體的多個單電池串聯(lián)形成電池組的制造方法，其特征在于，在一方單電池的封口體與另一方單電池外殼底部之間，設置在與所述蓋對應的位置上所具有的比該蓋徑大的開口部的連接材料，將所述多個單電池排列成一列之后，對所述已排列成一列的多個單電池的兩端部以給定壓力加壓，同時向與任意兩個單電池金屬外殼接觸設置的一對焊接電極之間通入焊接電流，對所述連接部件與所述一方單電池的封口體及所述連接部件與所述另一方單電池的外殼底部分別進行焊接。
19．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述連接部件是由加壓工序中形成的導電材料構(gòu)成的，凸出部是由所述加壓工序中形成的針。
全文摘要
本發(fā)明的電池組由多個單電池連接而成,這些單電池包括收容有挾持電解液、設有正極和負極構(gòu)成的電池要件并兼具有一方電極的端子的金屬外殼,和對所述金屬外殼絕緣分離的另一方電極的端子所構(gòu)成。該電池組的特征為在所述單電池中相鄰的兩個端子之間至少在所述各端子一側(cè)具有一個突出部的連接部件,所述連接部件與所述單電池端子的連接部分別在所述突出部焊接連接。
文檔編號H01M2/20GK1315748SQ0111009
公開日2001年10月3日 申請日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者小田貴史, 岡島英樹, 上杉勇吉, 田中均, 奧村芳信 申請人:三洋電機株式會社