密封矩形電池及其製造方法
2023-07-13 07:58:01
專利名稱：密封矩形電池及其製造方法
本專利申請案是基於日本專利申請案平11-273933、平11-273934和平11-310084而提出的。因此這些專利申請案的內容通過引用結合在本申請案中。
本發明涉及密封矩形電池及其製造方法。具體來說，本發明涉及密封蓋和端子結構的改進。
近年來已經注意到小型電子裝置的應用有快速增長，這些裝置包括行動電話和個人數字助理(PDAs)，這些裝置並需要能夠在比較長的時間內連續使用。其結果，開展了許多研究以期開發出能夠給這些裝置提供能量的高能量密度電池。
小型電子裝置傾向於採用密封矩形電池提供能量。與其它電池比較，矩形電池的優點在於佔用空間小。容易將其置於手提電子裝置的內部空間中。
圖8示出作為密封矩形電池的一個示例的矩形鎳-氫氧化物的電池結構的局部截面圖。鎳-氫氧化物電池10主要包括外殼20，電電動勢發生元件200，和密封蓋30。在該示例中，鎳-氫氧化物電池10的高為35．5毫米，寬為17．0毫米而厚為6．1毫米。
外殼20和密封蓋30都是由鍍鎳薄鋼板經衝壓而製成。意味著鎳-氫氧化物電池10被金屬外殼包圍。電極端子31(在示例中是正極)設置於密封蓋30上，是邊長大約為3．5毫米的方形體。在電池的內部，一圓筒狀元件313(見圖9B)經墊圈312鉚接在正電極端子31上。這部件在正電極端子31和密封蓋30之間形成了氣密的密封。在這裡所謂的鉚接是指將金屬元件的一部分變形以將其固定到其它元件上的方法。
電動勢發生元件200由正電極板201、隔板202和負電極板203構成。極板如圖8所示一層一層排列。電動勢發生元件200用電解液浸漬並圍包在外殼內。負電極板203是通過在用鍍鎳薄鋼板材料製成的衝壓金屬件表面形成氫吸附合金層(用作活化材料)製成的。相反地，正電極板201也是通過在用鍍鎳薄鋼板材料製成的衝壓金屬件表面形成活化材料層製成的，該活化材料層則以氫氧化鎳為其主要組分。
正電極板201經過引線板2010和正電極集電板303連接到電極端子31。
密封蓋30設置在外殼20的開口15內，使絕緣板302面對間隔塊21。然後用雷射焊把開口15與密封蓋30的周邊焊接起來，以將外殼20的內部空間密封。
圖9A到9C更清楚地示出密封蓋的細節。圖9A是密封蓋的頂視圖，圖9B是沿圖9A中A-A』線截取的密封蓋的部分截面圖。圖9C是密封蓋30的底視圖。如圖9B所示，由彈性橡膠製成的活門件316封閉在端子帽內部。活門件316通常壓靠在通氣孔315的周圍，氣密密封電池。但是當電池內部的壓力上升到預先確定的數值或以上時，電池內部的氣壓迫使活門件316上升，致使電池內部累積的氣體能夠經通氣孔311逸出。當氣體逸出時，電池內部的壓力下降，所以活門件316回復到它原來的位置。
除了改善電池的能量密度外，還要求密封矩形電池小型化(特別是開發薄型電池)和減少內部阻抗。目前朝著這些目標正在開展大量的研究。
在開發矩形鎳-氫氧化物電池時，正電極端子的結構及其較多的零件對電池厚度的減小形成了制約。那種傳統的設計給減小電池厚度帶來了許多問題。正電極端子的複雜結構增加了電池的內阻抗則是該電池的另一個問題。
當電池做的更薄時，在正電極端子和密封蓋的邊緣之間只存在很小的距離。通常這些密封蓋的邊緣是用雷射焊接熱密密封在外殼的開口周緣上。當正電極端子的諸如墊片的樹脂零件設置在接近待焊接的零件的位置時，存在著密封過程中產生的熱使樹脂零件變形的危險。例如，如果圍繞電極端子31的圓筒狀元件313暴露在熱力的作用下，這將導致墊片312的變形並破壞電池的氣密密封性。在傳統的結構中，電極端子31經連線板2010和正集電板303與正電極板201電氣連接。如此，使結構複雜和延長了電流通過的路徑，因此增加了電池的內部阻抗，並導致電池性能的下降。
其結果，便需要有一種電池性能既不下降而又又要厚度更薄的密封矩形電池。
本發明的第一個目的提供一種密封的矩形電池及其製造方法，使電池變薄而又不影響電池的密封性。本發明的第二個目標是提供一種內部阻抗小的密封的矩形電池及其製造方法。
第一個目的可通過一種具有電池外殼的密封矩形電池實現，該電池外殼由外殼和密封蓋組成。密封蓋圍包著電動勢發生元件，通過附裝該密封蓋進行加熱而密封之。電池包括具有與電池外殼相反極性的電極端子和安全活門。安全活門由蓋件構成，該蓋件覆蓋著連通到電池內部的通氣孔，其包括(i)活門件，其定位成能覆蓋著連通密封矩形電池內部的通氣孔，和(ii)蓋件，其提供成能容納活門件並使之帶有與電池外殼相同電的極性。電極端子和安全活門分別設置在電池外殼的不同位置上。
具有上述結構電極端子可以製造成比具有電極端子與安全活門形成一體的傳統的電極端子更簡單。這意味著電極端子可以做得更小，密封矩形電池可以做得更薄。
由於電極端子可以小型化，當密封蓋通過採用例如雷射焊接這樣的熱連接方法將密封蓋附裝到外殼時，傳導到電極端子的熱所造成的不良作用能夠得到抑制。
能夠將安全活門帶有與電極端子極性不同的電性。當這種情況下，電極端子可以例如用作正電極端子而安全活門可以用作負電極端子。
正電極端子和安全活門可以設置於密封蓋的主要表面上。以這種結構。只需連接密封矩形電池的密封蓋上的電極端子和安全活門而不需以相反的方向使之鄰近的電池便可以製成電池組合。這使製造電池組合的便利性得到改進。
也可將朝外圓筒狀突出體形成在電池外殼的外面，而以其正電極端子的芯軸穿過定位於突出體內的絕緣墊圈。
當正電極端子具有這種結構時，墊圈的位置遠離密封蓋的邊緣。這就防止了當密封蓋附裝到外殼開口時熱作用造成墊圈變形的傳統問題。其結果是密封矩形電池可製造得更薄而又不影響其氣密密封性。
與傳統的電極端子與安全活門形成一體的電池作比較，本發明的電池在連接電動勢發生元件到電極端子上結構更為簡單。當電極端子不與安全活門形成一體時，所要求的零配件更少，這就簡化了連接方式並使電池內部阻抗相應減小。
在結合描述本發明特殊實施例的附圖閱讀下面敘述的說明書，將能清楚理解本發明的這些及其它的目的、優點和特點。在附圖中
圖1示出本發明的第一個實施例的密封矩形鎳-氫氧化物電池60的局部截面；圖2示出外殼的截面；圖3A到3C示出密封蓋的結構，圖3A是密封蓋的頂視圖，圖3B是局部剖視圖，圖3C是密封蓋的底視圖；圖4是密封蓋的分解圖；圖5是放大的正電極端子附近區域的截面圖6A到圖6C示出本發明第二個實施例密封蓋的結構，圖6A是密封蓋的頂視圖，圖6B是局部剖視圖，圖6C是密封蓋的底視圖；圖7示出作為本發明第三個實施例的電池組合的局截面；圖8示出相關現有技術中密封矩形電池結構的局部截面；圖9A到圖9C示出傳統密封蓋的結構，圖9A是密封蓋的頂視圖，圖9B是局部剖視圖，圖9C是密封蓋的底視圖。
1．第一實施例(矩形鎳-氫氧化物電池)圖1示出密封矩形鎳-氫氧化物(Ni-H)電池60(以後簡稱為電池60)的局部截面；如圖1所示，電池60有封閉在外殼50內部的電動勢發生元件80。用雷射焊接將密封蓋40連接到圍繞外殼50的開口51的邊緣以密封電池60。電極端子(這裡是正電極端子)41和安全活門42設置在密封蓋40的上表面上。
1-1．電動勢發生元件的組分圖2示出圍包電動勢發生元件80的外殼50的截面，該截面是在跨越電池的厚度方向截取的。如圖中所示，電動勢發生元件80是由多個板條狀的負電極板801和正電極板803交替排列並有絕緣材料製成的隔板802放於兩者之間組成的。
負電極板801是通過使用黏結劑如聚環氧乙烷(PEO)將吸氫合金粉末粘結到衝壓金屬製成的集電板的兩個主面製成的。然後將集電板滾壓到預先確定的厚度(如大約0．5毫米)形成負電極板801。
所有的負電極板801電氣連接到連接板(負電極板連接器)801a。連接板由導電元件構成，且裝納在外殼50的底板處。負電極板連接器801a依次電氣連接外殼50。其結果是外殼50帶有負電的極性。
正電極板803是通過使用黏結劑如羥丙基纖維素(HPC)粘結正電極活性材料(由主要成分是鎳-氫氧化物的粉末組成)製成的。這種材料還用來填充三維多孔鎳板的孔，然後滾壓到預先確定的厚度(如大約0．7毫米)以形成正的電極板803。
所有的正電極板803電氣連接到位於外殼50的開口51附近的連接板(正電極板連接器)803a上。正電極板連接器803a由導電元件組成並依次電氣連接到後面要敘述的正電極端子41。應注意到圖2示出正電極板連接器803a連接到正電極端子41的端子鉚釘411的情況。
正電極板連接器803a的表面最好有絕緣塗層以防止正電極板連接器803a與外殼50之間發生短路。
隔板802是由薄聚烯烴纖維製成的無紡布製成。這些隔板802布置在外殼50的內部，完全復蓋了正電極板803，隔離了負電極板801和正電極板803。
具有上述結構的、用諸如氫氧化鉀(例如，按重量計濃度為30％)的鹼性電解液浸漬的電動勢發生元件80圍包在外殼50內部，然後用密封蓋40密封外殼50的開口51。
1-2密封蓋的結構如圖1所示，密封蓋40是由密封板401、穿過密封板401突出於電池外的正電極端子41和設置成與正電極端子41分離開的回覆型安全活門42組成的。安全活門42焊到密封蓋40上，所以帶有與正電極端子41相反極性(負極)的電性。
本發明的第一個實施例，其特徵在於(1)具有與電極端子(正電極端子41)分離開的安全活門42，在相關現有技術中電極端子與安全活門是形成一體的；和(2)具有兼作負電極端子的安全活門42。密封蓋40的外側邊緣用雷射焊接到外殼50的開口51的邊緣以密封電池的內部。
圖3A到3C更詳細地示出密封蓋40。圖3A從上方示出密封蓋，圖3B示出沿線B-B』的截面，而圖3C從下方示出密封蓋4。
如圖3B所示，安全活門42由容納在活門蓋421內的活門件423組成，活門件423為(由彈性橡膠製成的)彈性體。開口402和空氣出口422與電池內部連通。在正常情況下，活門件423壓靠在開口402的邊緣以密封電池的內部。如圖3A所示，活門蓋421用焊接直接附裝到密封板401上。其結果，活門蓋421與密封板401及外殼50有相同的極性(負極)。
圖4是密封蓋40的分解圖，其中特別示出正電極端子41和環繞的元件。部分密封板401經由深度拉伸工藝產生帶有孔412a的圓筒狀突出體412。鉚釘形狀的元件(端子鉚釘)411插入孔412，端子鉚釘411的芯軸411a裝配入環件414中。孔410a和413a分別設置在絕緣板410和墊件413，端子鉚釘411的芯軸411a在穿過這些孔後與環件414連接。
絕緣板410和墊件413是用尼龍樹脂製造，而其它元件，如端子鉚釘411和環件414是由鍍鎳薄鋼板製造應要注意到「鉚釘狀元件」用來表示一個具有空心軸和直徑比空心軸的直徑要大的端頭。
圖5是正電極端子41極其附近區域的放大圖。在正電極端子41裝配結束時，端子鉚釘411的軸411a的端頭要變形而成形如同環件414的傾斜表面414a的形狀，形成與環件414連接的變形的端頭4111。變形端頭4111的形成是通過將端子鉚釘411的的軸端用鉚接的方法連接到環件414的端部。
突出體412已事先形成，使之具有表面傾斜的頂邊4121。在鉚接的過程，頂邊4121鑿入墊件413形成有利的電池的氣密密封。此外，在鉚接的過程中，端子鉚釘411的勾狀部分4112鑿入絕緣板410以氣密的方式密封端子鉚釘411和絕緣板410。圖5中標記4113表示鉚接結果在端子鉚釘41上造成的凹痕。
機械加工密封板401使其形成突出體412部分的板厚度小於密封板401的其它部分的厚度。這有助於改善焊接密封蓋40和開口50時的熱耗散。
由於正電極端子41製成沒有內部安全活門，與相關現有技術中的內部設置安全活門的電極端子相比，其結構要小很多。
如圖9所示，製造如相關現有技術中內部安裝有安全活門的電極端子，圓筒狀元件313需要設置有聯接電池內部的空氣通道。這種需要保證氣體能夠方便地通過通道流出，對於電極端子能製造成怎樣小是一種限制。但在本發明中，安全活門42與正電極端子41分離開地設置，而正電極端子不包括安全活門。其結果，正電極端子41具有比相關現有技術中的正電極端子更簡單的結構。
絕緣板410用來抑制外殼50內電動勢發生元件80的振動。以外形是矩形平行六面體的同時，絕緣板410有個內凹痕，如圖3中沿B-B』線的截面所示。該凹痕設置成用來接納端子鉚釘411。
圖5還示出端子鉚釘411的端頭411b如何經過正電極板連接器803a連接到正電極板803。
1-3密封蓋的作用如上面所描述的，本實施例的電池與相關現有技術中的示例比較，在端子鉚釘411的結構和有關零部件的構造上更簡單。其結果，正電極端子41能夠進一步小型化。比較某特定數據，相關現有技術採用邊長3．5毫米的方形端子，在本實施例可以做到端子直徑在3．0毫米或更小。
在相關現有技術中，正電極端子鉚接到電池內部的密封板401(見圖9)。在本發明的實施例，鉚接過程在正電極端子41的端部進行。其結果，不需要在電池的內部進行鉚接。在圖9中的圓筒狀元件313，即在相關現有技術中用鉚接工藝附裝的圓筒狀元件313，在本發明的第一個實施例的電池中是不再需要的。這減少了所需要的元件數目，簡化了靠近密封板401處的正電極端子41的結構。
縮小正電極端子41的尺寸便增加了密封蓋40焊接部分和正電極端子41之間的距離。因此，在用雷射將密封蓋40的邊焊接到開口51時，正電極端子41的零件(具體的講，像絕緣板410和墊件413這樣的樹脂零件)相對地不存受所產生熱量的影響。這對像電池60那樣有金屬外殼(即外殼50和密封板401)和在正電極端子41附近設置有樹脂零件而因受熱作用易於損壞的電池是非常有效果的。
因為第一實施例的正電極端子41能夠製造得比相關現有技術中的電極端子小，因此電池內部靠近密封板401的零件佔用較少的空間。其結果，端子鉚釘411的端頭411b可以做成平的並能夠連接到正電極板連接器803a。這種結構中，正電極端子41隻利用正電極板連接器803a就可以直接連接到正電極板803上。這意味著進一步減少元件的數量是可能的，並相應地減少了電池的內部阻抗。在本說明書的後面還要更詳細的敘述這種作用。
當正電極端子41和安全活門42以這種方式小型化時，電池60能夠製造得更薄並仍有很好的氣密密封性。這意味著可以製造出具有超級性能的電池。
由於安全活門42的活門蓋421是直接連接到密封板401，安全活門42可以用作負電極端子。其結果，電池60的兩種極性的電極端子都布置在密封蓋40的表面。當將電池的極性安置成在相同方向排列時，便可方便地連接鄰近電池，因此，便於將電池60用於多個電池的組合中。這樣，電池60能夠製造得比傳統電池更薄，但性能不受損害。
2．電池的製造2-1外殼的製造作為一個實例，外殼50可使用衝壓模對鍍鎳薄鋼板(厚度為0．45毫米)進行深度拉伸而製成。電池60可以製成比圖5中所示的相關現有技術的實例還要薄。在示例的外殼所用鋼板厚度大約為0．4毫米的情況下，使得外殼50的尺寸為高35．0毫米、寬26毫米和厚4．2毫米。由於上面第1-1至1-3段所敘述的密封蓋40的作用，外殼50的厚度可以減少到6．0毫米或以下。因此，本發明的第一個實施例對製造厚度在6．0毫米或以下的薄型電池有特殊的作用。
2-2密封蓋的製造密封蓋40的密封板401可通過採用衝壓模在鍍鎳薄鋼板上衝壓出預先制定的形狀。然後通過深度拉伸工藝形成突出體412。舉例來說，假定深拉工藝形成了大約1毫米高的突出體(從密封板401的表面量起)，形成突出體412的板厚度是0．2毫米，如果突出體412至少1毫米高，焊接密封電池時產生的熱量將不會傳導到墊件413，就可以解決墊件出現的受熱變形的問題。
注意到突出體412的頂邊可以研磨以形成斜面，使突出體的端部412鋒利。
在以這種方式形成密封板401後，將由鍍鎳鋼板製成的端子鉚釘411經過樹脂墊件413和絕緣板410穿過突出體412的內孔412a，用鉚接的方法將端子鉚釘411的端頭再次變形並連接到環件414(也是鍍鎳薄鋼板做的)。便完成了正電極端子41的裝配工作。
接下來，放入作為活門件423的直徑為2．1毫米的彈性橡膠球，材料可為三聚乙丙橡膠單體(EPDM)。將邊長約為3毫米的方形的、由鍍鎳薄鋼板製成的活門蓋421附裝在密封板401上，以便覆蓋壓靠在密封板401上的通氣孔402的活門件423。這樣便形成可兼作負電極端子的安全活門42。
這樣就完成了密封蓋40的製造。
2-3電動勢發生元件的製造正電極板803是通過在由鍍鎳薄鋼板製成的衝壓金屬上塗覆一層以鎳-氫氧化物為主要成分的正電極活化材料製造而成的，負電極板是在相同的衝壓金屬上塗覆一層吸氫合金而製成的。
將電極板交替地堆疊並在其間放置由尼龍樹脂製成的多孔隔板802以形成電動勢發生元件80。連接板(正電極板連接器)803a連接到每一個形成正電極板803的衝壓金屬以便電氣連接到所有的正電極板803。在電動勢發生元件80的底部，連接板(負電極板連接器)801a也連接到每一個形成負電極板801的衝壓金屬以便電氣連接到所有的負電極板801。
在第一個實施例的結構中，外殼50帶有負電的極性。這意味著負電極板801(即，一個極性與電極端子的極性相反的板)或分隔ban802可以設置在電動勢發生元件80的外主表面。當將負電極板801設置在電動勢發生元件80的外主表面時，負電極板801將直接接觸外殼50，使得不再需要設置負電極板連接器801a。
2-4電池製造的完成將用上面敘述的方式製造的電動勢發生元件放置在外殼50的內部。從正電極板803開始延伸的連接板(正電極板連接器)803a例如用點焊連接到正電極端子41的端子鉚釘411的端頭411b上。以相同的方式，將從負電極板801開始延伸的連接板(負電極板連接器)801a連接到外殼50上。
應注意到，在將端子鉚釘411安裝到密封蓋40的突出體412之前，可以先將連接板(正電極板連接器)803a連接到端子鉚釘411的端頭411b上。以這樣的方式先將正電極板803連接到端子鉚釘411的端頭411b上，可使製造過程中連接電動勢發生元件80和密封蓋40更加容易。
第一個實施例還有另一個特徵。在相關現有技術的密封矩形電池中，正電極端子是通過鉚接附裝在電池的內側的密封蓋上。在正電極板連接器已經連接到正電極端子後，當要將正電極端子附裝在密封蓋時，鉚接工序需在連接處附近進行，隨之帶來可能破壞正電極板連接器與正電極端子之間的連接的風險。
另一方面，本發明的第一個實施例是通過在電池60的外面鉚接進行裝配。可以保證正電極板連接器803a和端子鉚釘411之間有有效的連接，從而不會發生斷開現象。因此，電池製造商可以隨便選擇是否在端子鉚釘411放入密封蓋40的突出體412之前還是之後將連接板(正電極板連接器)803a連接到端子鉚釘的端頭411。
將電動勢發生元件放入外殼50內後，將重量濃度為30％的氫氧化鉀(KOH)水溶性電解液盛入外殼50中。然後將密封蓋40放置在外殼50的開口上，再將密封蓋用雷射焊接到開口51的邊緣，以便密封電池60。
這樣，便完成製造密封矩形鎳-氫氧化物電池60的過程。
按照常規，正的電極板連接器不直接連接到正電極端子上，而是先經過單獨的導電元件進行連接。此導電元件是其內包含安全活門(見圖8和圖9)的電極端子的一個零部件，且相當於圖8示例中的正電極集電板303。以這種方式使用導電元件將會增加電池的內部阻抗。
本發明的第一個實施例的安全活門42與正電極端子41是分開設置的。這產生了比將這些裝置組合設置的相關現有技術更簡單的結構，且使得將電動勢發生元件與電極端子的電氣連接工序更容易進行。這主要是因為這種連接可以用比較少的零部件。
連接結構的簡化的作用還在於，電池內部減少的阻抗的值相等於從結構中刪除掉的零部件的阻抗的值。更詳細地講，本發明的第一個實施例使連接板(正電極板連接器803a)直接連接到端子鉚釘411的端頭411b。其結果，沒有將非必須的元件設置在正電極板803和正電極端子41之間。這意味著電池的內部阻抗能夠比常規可能的阻抗更低。
3，試驗按照本發明的第一個實施例製造一電池，測量高能量放電過程中放電效率和內部阻抗。還製造一具有如圖8所示結構的電池作為對照實例。也測量對照實例在相同的高能量放電過程中的放電效率和內部阻抗。
使用頻率為1千赫茲的交流電流測量內部阻抗。
高能量放電效率測試是在容抗為0．1C下，將每一個電池放電6小時，停止1小時，然後以2．0C容抗將電池放電至1．0V的終止電壓，再以4．0C容抗重複將電池放電至1．0V的終止電壓。
這些測試的結果示出於下表。表1示出內部阻抗的測試其結果。表2示出放電效率的測試其結果。內部阻抗是對一批以相同方式製造的30個(N=30)的試樣電池進行測量。相反地，放電阻抗的測量是對一批以相同方式製造的10個(N=10)試樣電池進行測量。表1和表2內的數值示出測試的平均值，而平均數值下方所示的範圍給出測量範圍。
表1
表2
如表1所示，本實施例的電池有比對照實例低的內部阻抗，相信這種結果是由於正電極板803通過正電極板連接器803a直接連接到正電極端子41上。所以能量供應比對照實例在能量上有較低的內部降落。
從表2可以看到第一個實施例電池還有優異的放電特性。應注意到，放電特性改善伴隨內部阻抗的降低。
4．第二實施例圖6A到6c示出本發明的第二個實施例的矩形鎳-氫氧化物電池的密封蓋70的結構。如從圖6A到6c中可看到的那樣，第二個實施例第一個實施例的差異在於，在第二實施例中，正電極端子71設置在密封蓋701的中間。其結果，絕緣板710和端子鉚釘711定位在密封蓋底面的中間。容納活門件723的安全活門72的定位方式與安全活門42的定位方式相同。這種結構具有與第一個實施例相同的作用。當以不同的目的設計電池時，以這種方式適應電池要求的能力被認為是非常有用的。
在本發明中，正電極端子和安全活門可以設置在密封蓋的主表面距密封蓋中心不同距離的地方處。
5．第三實施例圖7是示出電池組合(組合的電池)900的整體結構的透視圖，該電池組合900包括多個按照本發明的第一個實施例的電池。
電池組合900具有絕緣框架901，其中插入多個電池60(在示例中有三個)。這便可能將多個電池可當作一個電池使用。電池60以圖7中用『W』表示的方向插入絕緣框架901中。那就是說，以它們最短的邊及安全活門42和正電極端子設置成一條直線彼此相連。為了防止相鄰電池外殼50之間出現短路，將絕緣板902設置在絕緣框架901內相鄰電池60之間。
靠近的安全活門42和正電極端子41利用經過斷路器903的連接板904互相連接。斷路器903設置在安全活門41和正電極端子42之間的間隔空間907內部。分別定位在電池組合900的兩端的安全活門41和正電極端子42突出於形成在絕緣框架901內的端子孔905和906。突出的安全活門41和正電極端子42用作電池組合900的外部端子，並可以連接到外部的載荷。
斷路器903是眾所周知的元件，其作用是當相鄰電池之間的電流達到或大於閾值時，切斷相鄰電池之間電流的流動。
上面敘述的電池組900有下列作用。
在電池組合900中，每一個電池60如第一個實施例敘述的那樣，有正電極端子41和安全活門42(負電極端子)，分開地設置在電池60的密封蓋40上。當這些電池60設置在絕緣框架901中時，相鄰電池60可以用較短的連接板連接起來。於是，便可減少電池組900的內部阻抗。
在電池組900內，所有的電池60都是以相同的方向排列的。這可令製造電池組合時更容易地連接電池60。
在電池組900內側，斷路器可以設置在一對相鄰電池上方出現的間隔空間907內。這和使電池組合900緊湊。
6．其它考慮第一個實施例敘述了一個示例結構，其中安全活門與密封蓋上正電極端子分開地設置，正電極端子的鉚接是在電池外部進行的。然而在本發明不需要進行鉚接，所以端子鉚釘和環件可以採用例如點焊來連接。
在實施例中，密封蓋上設置的電極端子已敘述為正電極端子而安全活門和外殼為負極，但是，極性可以是相反設定。
在所敘述的實施例中，所敘述的端子鉚釘的端頭是與正電極板連接器分離開的元件，儘管這些元件可以整體製造。當為這種情框時，就不再需要將端子鉚釘連接到正電極板連接器上。這有助於電池的加工製造，還可以減少電池的內部阻抗。
實施例中敘述了安全活門和正電極端子設置在密封蓋，儘管這些元件可以設置在電池外殼的任何地方(即外殼和密封蓋)。例如安全活門和正電極端子可以分開地設置在外殼的側邊上。
當本發明以有關鎳-氫氧化物電池的實施例進行敘述，本發明還可以應用到其它類型的密封矩形電池。
最後，實施例敘述採用雷射焊接將密封蓋附裝到外殼開口的邊緣的情況，也可以採用其它方法如電子束焊接。
雖然本發明已經通過實例和附圖進行了全面的敘述，應當注意到，各種變化和改進對於本領域的普通技術人員是顯然可見的。因此除非這些變化和改進脫離本發明範圍，都應屬於和包括在本發明範圍之內。
權利要求
1．一密封的矩形電池，其具有導電的電池殼體，所述電池殼體由具有開口的外殼和密封蓋組成，所述密封蓋利用熱力附裝在所述外殼，以便密封所述開口，所述密封的矩形電池包括有芯軸的電極端子，其通過所述電池外殼的第一孔突出到所述電池外，並與所述電池殼體絕緣；和安全活門，其包括，活門件，其覆蓋住通到所述密封矩形電池內部的第二孔，和容納所述活門件的的密封蓋並帶有與所述電池殼體相同的極性；其特徵在於其中所述電極端子和所述安全活門分別地設置在所述電池殼體的不同位置。
2．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於所述密封矩形電池是鹼性蓄電池。
3．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於所述安全活門是回復型安全活門及所述活門件用彈性材料製造。
4．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於所述外殼和所述密封蓋用金屬製造，所述密封蓋用雷射焊接聯結到所述外殼。
5．如權利要求4所述的密封矩形電池，其特徵在於所述電極端子和所述安全活門設置在所述密封蓋的主表面上。
6．如權利要求5所述的密封矩形電池，其特徵在於所述電極端子和所述安全活門設置在距所述密封蓋主表面中心不同距離的位置處。
7．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於所述電極端子和所述安全活門有不同的形狀。
8．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於所述電池外殼不厚於6毫米。
9．如權利要求1所述的密封矩形電池，其特徵在於一圓筒狀外突出體，具有設置在所述電池殼的所述第一孔；所述密封矩形電池還包括一絕緣墊件，所述電極端子的所述軸穿過所述突出體的所述第一孔，利用所述墊件與所述電池殼體絕緣。
10．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於所述突出體的頂面是尖銳的，所述密封蓋和所述軸密封到一起隨著所述突出體的所述頂邊頂入所述墊件。
11．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於通過將所述軸鉚接到所述突出體的頂部，所述芯軸聯接到所述突出體。
12．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於所述突出體形成於所述密封蓋的主表面，其高度由所述主面量起至少要1毫米。
13．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於所述突出體形成於所述密封蓋的主表面，構成所述密封蓋的材料厚度在所述突出體處要薄於所述密封蓋其它部分的厚度。
14．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於還包括一絕緣板位於所述密封矩形電池內，所述軸是一個鉚釘形狀的元件，有置於所述密封矩形電池內側的鉤狀端部，所述芯軸通過所述絕緣板，聯接到所述突出體，所以鉤狀端部頂入所述絕緣板。
15．如權利要求9所述的密封矩形電池，其特徵在於所述軸有平頭端，所述密封矩形電池還包括一電池單元，包括至少一個有第一極性的第一元件，至少一個有第二極性的第二元件，和至少一個插入第一元件和第二元件之間的隔片，用電解液所述電池單元浸漬；一連接件，用於連接所述軸的所述端頭至所述至少一個第一元件。
16．一密封矩形電池的製造方法，其包括，電極端子安裝步驟，用於將電極端子安裝到由外殼和密封蓋組成的金屬電池殼，所述電極端子與所述電池殼絕緣；安全活門安裝步驟，用於將回復型安全活門安裝到所述電池殼，所述安全活門所帶電的極性不同於電極端子的極性；電極端子連接步驟，用於將所述電極端子連接到電池單元；和密封步驟，用於將所述電池單元放入所述外殼，將所述密封蓋放入所述外殼的開口，和通過雷射焊接所述密封蓋和所述開口的邊緣，將所述電池密封。
17．如權利要求16的製造方法，其特徵在於所述電極端子連接步驟在所述電極端子安裝步驟之前進行，所述安裝步驟在所述密封步驟之前進行。
18．如權利要求16的製造方法，其特徵在於所述電極端子安裝步驟形成了圓筒狀向外的突出體，有在所述密封蓋上的內孔，插入墊件到所述突出體內，再將芯軸插入所述墊件，然後將所述軸固定到所述突出體。
19．如權利要求18的製造方法，其特徵在於所述電極端子安裝步驟通過在所述電池外面將所述軸鉚接到所述突出體。
20．如權利要求19的製造方法，其特徵在於所述電極端子的製造步驟通過衝壓所述密封蓋的主表面，使所述突出體的頂端變尖銳，將所述電極端子的端部鉚接到所述突出體的頂端，所述突出體的尖銳頂部頂入位於所述突出體和所述電極端子之間的墊件。
21．如權利要求18的製造方法，其特徵在於所述電極端子製造步驟，一具有鉤形端部的鉚釘狀元件的軸穿過絕緣板和所述密封蓋上所述突出體後，將所述軸安裝到所述突出體，同時所述鉤形端頂入所述絕緣板。
全文摘要
密封矩形電池包括由外殼和密封蓋組成的導電外殼。外殼包圍電池單元,施加熱來密封密封蓋和外殼。電池包括電極端子和安全活門,端子與電池殼體極性相反。安全活門包括活門件其與電池殼體極性相同和覆蓋通氣孔的活門件。電極端子和安全活門位於不同位置。本結構比傳統電池結構更簡單。
文檔編號H01M2/30GK1290045SQ0013311
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月27日 優先權日1999年9月28日
發明者長瀨敬, 浜松太計男, 井上雅雄, 淺沼英之, 樋之津直義 申請人:三洋電機株式會社