二次電池及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及二次電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002]例如鋰離子二次電池、鈉電池、雙電層電容器和鋰離子電容器等蓄電元件，將進行發(fā)電的發(fā)電元件收納在有底的電池殼體中，向電池殼體的開口插入電池蓋，并向電池殼體與電池蓋的對接部照射激光進行對接焊，使電池蓋固定于電池殼體。
[0003]在日本特開2011-092944號公報、日本特開2007-157519號公報、日本特開2008-126315號公報、日本特開2006-324160號公報、日本特開平11-90657號公報和日本特開2002-292486號公報中，公開了利用激光使電池蓋固定于電池殼體的焊接結構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]近年來，二次電池中需求高容量化。由于需要在電池蓋設置端子，因此電池蓋需要具有剛性和一定程度的板厚。但是，為了提高容量，電池殼體有其板厚變薄的傾向。其結果，在電池蓋與電池殼體的對接焊中，電池蓋與電池殼體之間的熱容量之差增大，相對地，電池蓋熱容量大而難熔，電池殼體熱容量小而易熔。
[0005]為了焊接而照射激光的情況下，電池蓋和電池殼體由于熱而膨脹，在凝縮時收縮，但在熔融后熱容量大的電池蓋先冷卻凝縮。此時，由于電池蓋的厚度大，因此電池蓋與電池殼體相比收縮量增大，難以在厚度薄的電池殼體側追隨(補償)電池蓋的收縮體積。其結果，在熱容量小的電池殼體側產(chǎn)生裂紋，擔心電池蓋與電池殼體的焊接強度的降低。
[0006]在日本特開2011-092944號公報所公開的技術中，公開了下述接合方法:向熱容量大的部件(電池蓋)照射第I激光，向熱容量小的部件(電池殼體)照射強度比第I激光小的第2激光，在第I部件和第2部件分別形成匙孔(key hole)。因此，有可能在熔融后熱容量較大的部件(電池蓋)先冷卻凝縮，在熱容量小的部件(電池殼體)側產(chǎn)生裂紋。
[0007]在日本特開2007-157519號公報中，公開了通過設置于電池蓋側面的溝槽來延長熔融邊界、提高斷裂強度的技術。在日本特開2008-126315號公報中，公開了通過2個激光焊接被加工物，且第I激光的焊透深度比第2激光的焊透深度淺的技術。在日本特開2006-324160號公報中，公開了使對接部的厚度比電池蓋的厚度薄，使焊縫向?qū)用娴南路窖由於纬傻募夹g。在日本特開平11-90657號公報中，公開了電池蓋的焊透區(qū)域被形成為電池蓋的角部比長邊部淺的技術。在日本特開2002-292486號公報中，公開了通過使對于熱熔融性差的電池蓋的激光的反射率比電池殼體低，來提高電池蓋的熱熔融性，得到良好的焊透狀態(tài)的技術。
[0008]本發(fā)明是鑒于電池蓋與電池殼體的熱容量之差增大，電池蓋的熱容量大而難熔，電池殼體的熱容量小而易熔這樣的課題而完成的，提供在電池蓋與電池殼體的對接焊中，能夠確保焊接強度、并且抑制與電池蓋相比熱容量相對小的電池殼體側產(chǎn)生裂紋的二次電池及其制造方法。
[0009]該二次電池是向具有開口的電池殼體的上述開口插入電池蓋，并向上述電池殼體與上述電池蓋的對接部照射激光進行對接焊，使上述電池蓋固定于上述電池殼體的二次電池，在將形成于上述電池蓋的電池蓋側焊接痕的從上述電池蓋的表面到上述電池蓋側焊接痕的下端的距離設為電池蓋側焊接深度，并將形成于上述電池殼體的電池殼體側焊接痕的從上述電池蓋的表面到上述電池殼體側焊接痕的下端的距離設為電池殼體側焊接深度的情況下，上述電池蓋側焊接深度比上述電池殼體側焊接深度深。
[0010]根據(jù)該二次電池，通過在電池殼體側焊接痕和電池蓋側焊接痕中，使電池蓋側焊接深度比電池殼體側焊接深度深，能夠使由焊接導致的熔融的邊界傾斜。其結果，能夠?qū)㈦姵厣w與電池殼體的焊接邊界的長度較長地形成，相比于電池蓋與電池殼體的接合長度短的情況，能夠提尚其強度。
[0011 ] 另外，該二次電池的制造方法，是向具有開口的電池殼體插入電池蓋，并向上述電池殼體與上述電池蓋的嵌合部照射激光進行對接焊，由此使上述電池蓋固定于上述電池殼體的二次電池的制造方法，所述制造方法包括向上述電池蓋照射第I激光，并向上述電池殼體照射第2激光的工序，上述第I激光的強度比上述第2激光的強度大。
[0012]根據(jù)該二次電池的制造方法，在通過照射激光進行對接焊而使電池蓋固定于電池殼體的二次電池中，電池蓋側焊接深度比電池殼體側焊接深度形成得深。由此，通過電池蓋側比電池殼體側更大地焊接，電池蓋與電池殼體相比成為高溫的狀態(tài)。其結果，能夠從相對低溫的電池殼體側開始凝固，抑制電池殼體側產(chǎn)生裂紋。
[0013]本發(fā)明的上述和其它目的、特征、形態(tài)及優(yōu)點，通過結合附圖理解的關于本發(fā)明的以下詳細說明來明確。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示實施方式中的二次電池的整體結構的立體圖。
[0015]圖2是表示圖1中的I1-1I線向視截面的、電池蓋與電池殼體的對接焊狀態(tài)的截面圖。
[0016]圖3是表示實施方式中的二次電池的電池蓋與電池殼體的對接焊方法(制造方法)的圖。
[0017]圖4是表示二次電池的電池蓋與電池殼體的對接焊所使用的焊接裝置的概略結構的圖。
[0018]圖5是表示二次電池的電池蓋與電池殼體的對接焊時的電池蓋與電池殼體的內(nèi)部溫度分布(CAE分析)的圖。
[0019]圖6是表示實施例1?實施例8和比較例I?比較例16的激光輸出比及熔融狀態(tài)的圖。
[0020]圖7是表示實施例1?實施例3、比較例I和比較例2的邊界面焊透深度、抗拉強度及評價的圖。
[0021]圖8是表示比較例中的電池蓋與電池殼體的對接焊狀態(tài)的截面圖。
【具體實施方式】
[0022]以下，對基于本發(fā)明的一例的實施方式一邊參照附圖一邊說明。在以下說明的實施方式中，提到個數(shù)、量等的情況下，除了有特別記載的情況以外，本發(fā)明的范圍并不一定限定于該個數(shù)、量等。對于同一部件、相當?shù)牟考袝r附帶同一參照號，不反復進行重復的說明。將實施方式中的構成適當組合使用是從一開始就預定的。另外，在附圖中，沒有以實際的尺寸比率記載，為了便于結構的理解，使一部分比率不同而記載。
[0023][ 二次電池10的整體結構]
[0024]參照圖1，對本實施方式中的二次電池10的整體結構進行說明。圖1是表示本實施方式中的二次電池10的整體結構的立體圖。該二次電池10是非水電解二次電池，串聯(lián)組合多個形成電池組，適合搭載于混合動力車等。該電池組與汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機等內(nèi)燃機一同成為混合動力車的動力源。但以下所示的二次電池10的結構并不限定于非水電解二次電池。
[0025]二次電池10具有電池元件(不圖示)、收納電池元件的電池殼體2、電池蓋1、正極端子3P和負極端子3N。正極端子3P和負極端子3N作為二次電池10的外部端子3，設置于電池殼體2的外部。
[0026]電池殼體2的形狀是在有底的一個方向具有開口 2a的大致長方體的殼體形狀，其內(nèi)部收納有電池元件。電池蓋I的形狀是具有矩形平面的平板形狀，以堵塞設置于電池殼體2的開口 2a的方式嵌合。電池殼體2和電池蓋I使用鋁等金屬材料。
[0027][對接焊狀態(tài)]
[0028]接著，參照圖2對電池蓋I與電池殼體2的對接焊狀態(tài)進行說明。再者，圖2是表示圖1中的I1-1I線向視截面的、電池蓋與電池殼體的對接焊狀態(tài)的截面圖。
[0029]電池蓋I以堵塞設置于電池殼體2的開口 2a的方式嵌合。在電池蓋I與電池殼體2之間設置細微的間隙gl。在本實施方式中，間隙gl約為50 μπι左右。電池蓋I使用鋁，板厚tl約為1.4_左右。電池殼體2使用鋁，板厚t2約為0.4_左右。
[0030]在電池蓋I與電池殼體2之間，通過對接焊而形成的焊接痕WR被形成為跨越電池蓋I與電池殼體2之間。焊接痕WR從電池蓋I的表面S向電池蓋I的厚度方向延伸，具有電池蓋I側的電池蓋側焊接痕WRl和電池殼體2側的電池殼體側焊接痕WR2，電池蓋側焊接痕WRl與電池殼體側焊接痕WR2成為一體而形成焊接痕WR。焊接痕WR是通過由對接焊時的熱使電池蓋I和電池殼體2的鋁材料暫時熔融、凝縮而再結晶化的區(qū)域，在電池蓋I和電池殼體2的非熔融區(qū)域與焊接痕WR之間能夠確認邊界WL。
[0031]雖然也設想存在電池蓋I的表面S的表面在焊接后如后述的圖8所示成為通過焊接而凸起的狀態(tài)的情況，但電池蓋I的表面S意味著在焊接的前后位置沒有變化的電池蓋I的表面。
[0032]焊接痕WR在將形成于電池蓋I的電池蓋側焊接痕WRl的從電池蓋I的表面S到電池蓋側焊接痕WRl的下端I的距離設為電池蓋側焊接深度Dl，并將形成于電池殼體2的電池殼體側焊接痕WR2的電池蓋I的從表面到電池殼體側焊接痕WR2的下端II的距離設為電池殼體側焊接深度D2的