電池罐及其製造方法

2023-06-11 13:40:51

專利名稱：：電池罐及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種作為鹼性乾電池、鎳氫蓄電池以及以鋰離子電池為代表的非水電解質二次電池等的外裝殼體使用的電池罐及其製造方法。
背景技術：
：近年來，隨著可攜式設備的發展，作為設備電源使用的電池的使用數量不斷增加。因此，從市場的角度上說，對於二次電池和一次電池都強烈要求降低產品的價格。作為用於提高作為電池的外裝殼體使用的電池罐的生產效率並降低電池罐的生產成本的製造方法，人們提出了DI工藝(DrawingandInming)。在DI工藝中，對於具有不同的拉深、減徑擠壓直徑的多個衝模以上述拉深、減徑擠壓直徑連續減小的方式進行配置，從而對由表面進行過鍍鎳處理的鋼基材形成且由有底筒狀體構成的罐基材一邊採用成形衝頭進行加壓一邊使其連續地通過上述的多個衝模。由此，對上述罐基材進行拉深加工和減徑擠壓加工。通過該拉深加工和減徑擠壓加工，便製作出預定形狀的電池罐。此吋，為了確保成為電池罐封口部的開口端部的強度，並且獲得內部容積較大的電池罐，在電池罐的開口部側形成厚壁部，並且在底部側形成薄壁部。為了獲得上述的形狀，在以前的工藝中使用的成形衝頭具有插入罐基材中且設置於前方的罐形成部，以及設置於罐形成部的後方且直徑小於罐形成部的後端部。因此，由該工藝得到的電池罐的筒狀側部於底部側形成薄壁部，於開口部側形成厚壁部(例如專利文獻l和2)。但是，形成於按上述工藝製作的電池罐上的厚壁部被形成為電池罐的筒狀側部的外徑從開口端部側到底部側是恆定的。其結果是，按上述工藝製作的電池罐的筒狀側部的內徑在開口端部側減小。另一方面，收納有極板組的電池罐底部側的內徑從開口端部側開始增大。以前的電池罐由於具有上述的形狀，所以存在的問題是當將極板組收納於電池罐內時，極板組與電池罐的開口部接觸而容易受到損傷。專利文獻1:特開平5-89861號公報專利文獻2:特開2004-241186號公報
發明內容於是，本發明為解決上述的問題，其目的在於提供一種電池罐，當將極板組收納於電池罐內時，不會使極板組受到損傷而可以順利地收納極板組，而且可以確保收納有極板組的電池罐的容積大小和開口部的強度。另外，本發明的目的還在於提供一種電池罐的製造方法，其可以容易且切實地獲得上述的電池罐。本發明涉及一種電池罐，其具有筒狀側部、底部以及開口部，該電池罐的特徵在於所述筒狀側部具有形成於所述底部側的第一側部和形成於所述開口部側的第二側部；所述第一側部的厚度T，和所述第二側部的厚度丁2滿足關係式(1):KT2，而且所述筒狀側部的內徑從所述開口部側到所述底部側是恆定的。這樣，由於電池罐所具有的形狀是其筒狀側部的內徑從開口部側到底部側是恆定的，所以能夠獲得一種電池罐，當將極板組收納於電池罐內時，不會使極板組受到損傷而可以順利地收納極板組，而且可以確保收納有極板組的電池罐內的容積大小和開口部的強度。另外，在上述電池罐中，優選的是所述筒狀側部在所述第一側部和所述第二側部之間，具有從所述第一側部側到所述第二側部側厚度逐漸增大的邊界部；而且所述邊界部的從所述第一側部側到所述第二側部側的長度L,、所述第一側部的厚度T。以及所述第二側部的厚度丁2滿足關係式(2):50《{W(TrT，)}《100。另外，本發明還涉及一種電池罐的製造方法，其包括工序1:對由有底筒狀體構成的罐基材一邊採用成形衝頭進行加壓一邊使其連續地通過多個成形衝模內而進行拉深和減徑擠壓加工，由此獲得如下的中間產品其具有筒狀側部、底部以及開口部；所述筒狀側部具有形成於所述底部側的第一側部和形成於所述開口部側的第二側部；所述第一側部的厚度T,和所述第二側部的厚度丁2滿足關係式(1):Ti<T2，而且所述筒狀側部的外徑從所述開口部側到所述底部側是恆定的。工序2:在所述工序l之後，將具有直徑與所述第二側部的內徑同尺寸的插入部、和設置在所述插入部的後方且直徑與所述第一側部的內徑同尺寸的凸部的擴口衝頭從所述插入部側插入至所述中間產品的所述開口部，由此在所述凸部對所述第二側部從內側向外側加壓，進行加工使所述筒狀側部的內徑從所述開口部側到所述底部側變為恆定，從而得到電池罐。另外，在上述工序中，優選的是所述擴口衝頭的凸部在所述罐基材的長度方向的長度L2、和所述第二側部在所述罐基材的長度方向的長度Ls滿足關係式(3):0.05《{L3/L2}《0.4。根據本發明，可以提供一種用作非水電解質二次電池等的外裝殼體的電池罐，其可以確保開口部側的強度，而且不會使極板組受到損傷而可以順利地將極板組收納於電池罐內。通過使用根據本發明得到的電池罐，可以獲得一種高容量且可靠性優良的電池。圖1是本發明的一實施方案的有底圓筒形電池罐的縱向剖視圖。圖2是表示本發明的電池罐的製造方法中的DI工序的縱向剖視圖。圖3是表示通過本發明的電池罐的製造方法中的DI工序獲得中間產品的狀態的縱向剖視圖。圖4是表示向本發明的電池罐的製造方法所獲得的中間產品中插入擴口衝頭的工序的縱向剖視圖。圖5是表示通過插入本發明的電池罐的製造方法中的擴口衝頭而獲得電池罐的狀態的縱向剖視圖。圖6是使用了本發明電池罐的鋰離子二次電池的縱向剖視圖。具體實施例方式下面參照附圖就本發明優選的實施方案進行說明。此外，本發明並不僅限於這些實施方案。圖1是作為本發明的一實施方案的有底圓筒形電池罐的縱向剖視圖。有底圓筒形的電池罐l由筒狀側部2、底部3以及開口部4構成。筒狀側部2具有形成於底部3側的第一側部2a，形成於開口部4側的第二側部2b，以及形成於第一側部2a和第二側部2b之間、且從第一側部2a側到第二側部2b側厚度逐漸增大的邊界部2c;而且第一側部2a的厚度T和第二側部2b的厚度T2滿足關係式(1):T,<T2。另外，筒狀側部2的內徑從底部3側到開口部4側是恆定的(即圖1中的電池罐的第一側部2a的內徑D,以及第二側部2b的內徑D2滿足關係式D產D2的形狀)。因此，本發明所提供的電池罐l可以確保電池罐l的開口部4的強度，而且在電池的製作過程中，不會使包含正極、負極以及隔膜的極板組與開口部4接觸而受到損傷，可以順利地將極板組收納在電池罐1內。此時，邊界部2c的從第一側部2a側到第二側部2b側的長度L,、第一側部2a的厚度T,、以及第二側部2b的厚度T2優選滿足關係式(2):50《{1^/(T2-T。}《100。此外，長度L,例如可以通過調整圖2所示的成形衝頭6的錐部6c的尺寸以及圖4所示的擴口衝頭12的錐部12c的尺寸等來進行控制。在製作的電池罐l中，通過使上述(IV(T2-T。}所具有的值在50以上，則在形成電池罐1後，當為了形成環狀溝而在邊界部2c上進行溝槽加工時，可以抑制在第一側部2a和第二側部2b之間產生的應力，從而環狀溝的形成變得容易。另一方面，通過使上述(L,/(T2-T》}所具有的值在100以下，則在環狀溝形成時，由於邊界部2c達到極板組的收納部分而產生的對極板組的擠壓作用受到抑制，從而可以防止極板組的損傷。將極板組收納在電池罐l中，然後使用封口體進行封口，此時，在電池罐1的筒狀側部2中的第一側部2a和第二側部2b之間的邊界部2c上進行溝槽加工，以形成環狀溝。然後，在環狀溝的上方，經由絕緣墊圈對封口體進行斂縫，由此將電池封口。作為本發明電池罐的製造方法中的一個實施方案，下面就有底圓筒形電池罐1的製造方法進行說明。下面參照圖2以及圖3，就以下所示的工序(1)進行說明。工序(1):使用成形衝模7和成形衝頭6，將由有底筒狀體構成的罐基材5加工成圖3所示的有底圓筒形中間產品8。成形衝模7具有1個拉深衝模7a以及在拉深衝模7a的後方配置成3級的減徑擠壓衝模7b7d。一邊採用成形衝頭6對罐基材5進行加壓，一邊使其連續地通過衝模7a7d，從而對罐基材5連續地實施1級拉深加工和3級減徑擠壓加工(DI工藝)。衝模7a7d的構成是其內徑dadd按照dadd的順序逐漸減小。在上述工序(1)中使用的成形衝頭6具有罐形成部6b、後端部6a以及錐部6c。罐形成部6b設置在插入罐基材5的一側，用以形成底部10以及筒狀側部9的第一側部9a。後端部6a設置在罐形成部6b的後方，用以形成第二側部9b。再者，錐部6c設置在罐形成部6b和後端部6a之間，錐部6c的直徑從後端部6a側向罐形成部6b側逐漸增大。另外，後端部6a的直徑d,以及罐形成部6b的直徑d2滿足關係式d,D2，且筒狀側部9的外徑D3。從開口部11到底部IO側是恆定的。在以往的技術中，由於將上述的中間產品8用作電池罐，所以在收納極板組時，存在的問題是極板組受到第二側部9b的擠壓而容易損傷。為了解決這樣的問題，本發明的電池罐的製造方法的特徵在於-接著上述的工序(1)而進行如下所示的工序(2)。下面參照圖4以及圖5，就以下所示的工序(2)進行說明。工序(2):使用擴孔衝頭12，將中間產品8加工成有底圓筒形電池罐1。擴孔衝頭12具有直徑d2o與中間產品8的第二側部9b的內徑D20同尺寸的插入部12b、和設置在插入部12b的後方且直徑d,o與中間產品8的第一側部9a的內徑Du)同尺寸的凸部12a。因此，凸部12a的直徑dK)和插入部的直徑d2o滿足關係式d1C)>d2。在插入部12b和凸部12a之間設置有錐部12c。通過在擴孔衝頭12上設置錐部12c，便可以順利地進行凸部12a向中間產品8中的插入。將擴口衝頭12從插入部12b側插入至中間產品8的開口部11，在插入過程中，在凸部12a對中間產品8所具有的第二側部9a和邊界部9c從內側向外側加壓。結果，便得到一種如圖l所示的電池罐l，其具有從開口部4側到底部3側內徑恆定(即D產D2)的筒狀側部2。此時，由於插入部12b的直徑比第一側部9a小，所以電池罐1的第一側部2a和底部3的尺寸變得與中間產品8的第一側部9a和底部10相同。在此，如圖4所示，擴口衝頭12的凸部12a的長度L2、和第二側部9b的長度L3優選滿足關係式(3):0.05《(L3/L2)《0.4。使(L3/L2)具有0.05以上的值，由此在插入擴口衝頭12之後，由在第二側部9b上發生作用的回彈所產生的欲復原的力可以受到抑制，從而容易進行加工使筒狀側部9的內徑從開口部11側到底部10側變為恆定。另一方面，使(L3/L2)具有0.4以下的值，由此擴口衝頭12的凸部12a與筒狀側部9之間的阻力受到抑制，從而因筒狀側部9的底部10側的壓曲引起的電池罐1的底部IO側的直徑增大可以受到抑制。根據以上的本發明的電池罐的製造方法，可以容易且切實地將具有外徑從開口部側到底部側是恆定的筒狀側部的電池罐加工成具有內徑從開口部側到底部側是恆定的筒狀側部的電池罐。在該電池罐中，由於第一側部的厚度T,和第二側部的厚度丁2滿足關係式(1):T,<T2，所以能夠維持電池罐的開口部的強度。另外，由於筒狀側部的內徑從開口部側到底部側是恆定的，所以極板組往電池罐內的插入可以不會損傷極板組而得以順利地進行。在上述的實施方案中，就電池罐中的筒狀側部的橫斷面為圓形的情況進行了說明，但上述橫斷面也可以是倒角的矩形、橢圓形或者多邊形等。此時，在加工電池罐的工序中，通過使用與所希望的橫斷面的形狀相適應的罐基材、成形衝頭以及擴口衝頭，便可以優選實施本發明。另外，電池罐的底部即可以是平坦的，也可以具有兼作正極和負極的任一方的端子的突起。本發明的電池罐例如在鹼性乾電池、鎳氫蓄電池、以及以鋰離子二次電池為代表的非水電解質二次電池等中，可以在收納各自通常使用的極板組、以製作電池時優選使用。實施例下面就本發明的實施例以及比較例進行說明。本發明的內容並不局限於這些實施例。《實施例1》根據上述實施方案所說明的本發明的電池罐的製造方法，製作了本發明的電池罐。具體地說，按照以下的方法，製作了本發明的電池將實施了鍍鎳的鋼板衝切成圓形，以實施了鍍鎳的成為內側的方式進行拉深加工，從而得到由有底筒狀體構成的罐基材。採用具有圖2所示結構的成形衝模以及成形衝頭，對得到的由有底筒狀體構成的罐基材進行DI工藝(工序(l))，成形為圓筒形，從而得到具有圖4所示結構的中間產品8。其次，在由上述得到的中間產品8中，插入具有圖4所示結構的擴口衝頭12，以形成內徑從開口部4側到底部3側是恆定的(即D產D2)筒狀側部2，從而製作出具有圖1所示結構的本發明的電池罐1(工序(2))。在工序(2)中，所使用的擴口衝頭12的凸部的長度L2為l.Omm。由上述得到的電池罐1呈圓筒形，其尺寸為外徑18mm、以及高度65mm。而且筒狀側部2(第一側部2a、第二側部2b、邊界部2c)的內徑為17.76mm，電池罐1的底部3的厚度約為0.3mm，第一側部2a的厚度Ti為0.12mm，第二側部2b的厚度T2為0.2mm。另外，第一側部2a在罐基材的長度方向的長度為54.7mm，第二側部2b在罐基材的長度方向的長度L3為6mm，邊界部2c在罐基材的長度方向的長度L為4mm。《比較例1》將在實施例1的工序(l)中得到的中間產品8作為比較用電池罐。中間產品8的第二側部9b的內徑D2為17.6mm，第一側部9a的內徑D，為17.76mm。對於實施例1以及比較例1的電池罐，使插入電池罐中的極板組的直徑在17.5517.75mm的範圍作各種改變，以研究極板組向電池罐內的插入。此外，極板組的直徑通過改變極板的厚度來進行調整。極板組使用鋰離子二次電池通常使用的極板組。如圖6所示，將通過聚乙烯制隔膜27分隔的正極板25和負極板26巻繞成螺旋狀而構成極板組。正極板25按以下的步驟進行製作。也就是說，調配由正極活性物質、乙炔黑、聚四氟乙烯的水性分散液以及羧甲基纖維素水溶液構成的正極漿料，繼而將得到的正極漿料塗覆在鋁箔的兩面並進行乾燥。然後，對上述塗覆後的鋁箔進行壓延，並裁切成預定的大小，便得到正極板25。此外，本實施例的正極活性物質使用鈷酸鋰，但本發明並不局限於此。負極板26按以下的步驟進行製作。也就是說，調配由負極活性物質、苯乙烯-丁二烯橡膠的水性分散液以及羧甲基纖維素水溶液構成的負極漿料，繼而將得到的負極漿料塗覆在銅箔的兩面並進行乾燥。然後，對上述塗覆後的銅箔進行壓延，並裁切成預定的大小，便得到負極板26。此外，本實施例的負極活性物質使用來源於焦炭的人造石墨，但本發明並不局限於此。極板組向製作的電池罐內的插入性的研究結果如表1所示。此外，表1中的"1"表示能夠將極板組順利地插入電池罐內的情況，"2"表示雖然能夠將極板組插入電池罐內、但極板組有變形或傷痕等損傷的情況，"3"表示不能將極板組插入電池罐內的情況。表1tableseeoriginaldocumentpage13實施例1的電池罐即使極板組的直徑超過17.6mm,也由於能夠順利地插入電池罐內，所以不會使極板組受到損傷。另一方面，在本發明的中間產品即比較例1的電池罐中，如果使用具有17.6mm直徑的極板組，則插入性變差，從而使極板組受到損傷。再者，當極板組所具有的直徑在17.65mm以上時，則不能將極板組插入電池罐內。由上可知通過使用本發明的電池罐，直徑比以前更大的極板組能夠插入電池罐內。一般認為其結果是，與以前相比，可以獲得容量更大的電池。《實施例2》如表2所示，通過改變邊界部的從第一側部側到第二側部側的長度"而使(L,/(T2-T!)}的值做出各種改變，除此以外，採用與實施例1同樣的方法製作電池罐AD。表2tableseeoriginaldocumentpage13使用電池罐AD按以下的步驟進行封口，便製作出圖6所示的鋰離子二次電池。收納在電池罐21中的極板組使用直徑為17.75mm的極板組。通過正極引線25a將正極板25與封口體22之間進行電連接，通過負極引線26a將負極板26與電池罐21的底部內表面之間進行電連接。在極板組的上下部分別設置有絕緣環28a和28b。往電池罐21內注入電解液。電解液使用在碳酸亞乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶劑中溶解有LiPF6的溶液。然後，使用設置有安全閥且兼作正極端子的封口體22對電池罐21的開口部進行封口。在對電池罐21的開口部進行封口時，經由絕緣墊圈23在封口體22的端緣部對電池罐21的開口部進行斂縫。此時，在電池罐1的筒狀側部2的邊界部2c進行溝槽加工，便製作出形成有預定形狀的環狀溝29的電池罐21。然後，在環狀溝29的上部配置絕緣墊圈23。電池罐21和封口體22用絕緣墊圈23進行電絕緣。在使用{1^/(T2-T,)〉所具有的值為50100的電池罐B和C的情況下，則在上述電池的製作過程中，極板組不會受到損傷，可以切實地形成預定形狀的環狀溝。但是，對於邊界部的從第一側部側到第二側部側的長度L,較短的電池罐A，當在邊界部進行溝槽加工、以在電池罐上形成環狀溝時，則在第一側部與邊界部之間產生應力，從而難以在電池罐上形成預定的環狀溝。另外，對於邊界部的從第一側部側到第二側部側的長度L,較長的電池罐D，則在電池罐上形成環狀孔時，因邊界部達到極板組的收納部分而推壓極板組，從而使極板組受到損傷。《實施例3》如表3所示那樣地改變在利用工序(2)將中間產品加工成電池罐時所使用的擴口衝頭的凸部在罐基材的長度方向的長度L2，由此使(L3/L2)的值做出各種改變，除此以外，採用與實施例1同樣的方法製作電池罐E1。然後，測定了各電池罐的第二側部的內徑D2以及電池罐的底部的內徑D3。其測量結果如表3所示。tableseeoriginaldocumentpage15在使用(L3/L2)為0.050.4的擴口衝頭所進行的加工中，可以獲得具有預定內徑的電池罐FH。對於使用凸部在罐基材的長度方向的長度L2較短的擴口衝頭而製作的電池罐E，當在工序(2)中將中間產品加工成電池罐時，由回彈所產生的欲復原的力在第二側部上發生作用，從而所進行的加工不能使筒狀側部的內徑從開口部側到底部側是恆定的。另一方面，對於使用凸部在罐基材的長度方向的長度L2較長的擴口衝頭而製作的電池罐I,擴口衝頭的凸部與電池罐的筒狀側部之間的阻力增大，以致筒狀側部的底部側產生壓曲，電池罐的底部側的內徑比預定的形狀有所增大，從而不能獲得具有預定內徑的電池罐。本發明的電池罐優選用作鹼性乾電池、鎳氫蓄電池以及以鋰離子電池為代表的非水電解質二次電池等的外裝殼體。權利要求1.一種電池罐，其具有筒狀側部、底部以及開口部，該電池罐的特徵在於所述筒狀側部具有形成於所述底部側的第一側部和形成於所述開口部側的第二側部；所述第一側部的厚度T1和所述第二側部的厚度T2滿足關係式(1)T1＜T2，而且所述筒狀側部的內徑從所述開口部側到所述底部側是恆定的。2.根據權利要求l所述的電池罐，其特徵在於所述筒狀側部在所述第一側部和所述第二側部之間，具有從所述第一側部側到所述第二側部側厚度逐漸增大的邊界部；所述邊界部的從所述第一側部側到所述第二側部側的長度L,、所述第一側部的厚度T,、以及所述第二側部的厚度T2滿足關係式(2):50《{W(TVT。}《100。3.—種電池罐的製造方法，其包括工序1:對由有底筒狀體構成的罐基材一邊採用成形衝頭進行加壓一邊使其連續地通過多個成形衝模內而進行拉深和減徑擠壓加工，由此獲得如下的中間產品其具有筒狀側部、底部以及開口部，所述筒狀側部具有形成於所述底部側的第一側部和形成於所述開口部側的第二側部，所述第一側部的厚度^和所述第二側部的厚度T2滿足關係式(1):T,〈T2，而且所述筒狀側部的外徑從所述開口部側到所述底部側是恆定的；工序2:在所述工序l之後，將具有直徑與所述第二側部的內徑同尺寸的插入部、和設置在所述插入部的後方且直徑與所述第一側部的內徑同尺寸的凸部的擴口衝頭從所述插入部側插入至所述中間產品的所述開口部，由此在所述凸部對所述第二側部從內側向外側加壓，進行加工使所述筒狀側部的內徑從所述開口部側到所述底部側變為恆定，從而得到電池罐。4.根據權利要求3所述的電池罐的製造方法，其特徵在於所述凸部在所述罐基材的長度方向的長度L2、和所述第二側部在所述罐基材的長度方向的長度L3滿足關係式(3):0.05≤{L3/L2}≤0.4。全文摘要本發明提供一種電池罐，其可以確保開口部側的強度，而且不會使極板組受到損傷而可以順利地收納極板組。該電池罐具有筒狀側部、底部以及開口部，其中，所述筒狀側部具有形成於所述底部側的第一側部和形成於所述開口部側的第二側部；進行調整使所述第一側部的厚度T1和所述第二側部的厚度T2滿足關係式T1＜T2，而且所述筒狀側部的內徑從所述開口部側到所述底部側是恆定的。文檔編號H01M2/02GK101208817SQ200680023208公開日2008年6月25日申請日期2006年7月4日優先權日2005年7月21日發明者德本忠寬,森克彥,羽野正敏,足立光司,阪下文晴申請人:松下電器產業株式會社