專利名稱：電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的制造方法，特別是涉及極板的端面與集電板相接合的方法。
作為蓄電池的構(gòu)造，從水溶液類蓄電池為中心主要采用將正極板、負(fù)極板以及隔膜疊層的矩形構(gòu)造。此構(gòu)造是為了在有限的空間中盡量地增大電極面積，利用增大電極面積而提高極板的反應(yīng)效率，還能夠獲得大電流等，它與電池特性有很大關(guān)系。
在疊層了數(shù)塊極板的構(gòu)造中，對(duì)于從各極板引出電流的構(gòu)造，提出了各種方案。已知其中之一的構(gòu)造是，每塊極板上安裝引線導(dǎo)體并將導(dǎo)體引出扎成一束后，與將電流引出到電池槽外部的極柱相接合。
但是，在使用上述構(gòu)造從各極板引出電流的情況下，由于引線導(dǎo)體部分占有了較大的體積，因此很難使整個(gè)電池小型化。
這里，如圖8所示，考慮在疊層各極板1a、2a的同時(shí)將它們的端面直接與集電體4焊接的方法。即，將由數(shù)塊正極板1a與負(fù)極板2a形成的極板群1以及2分別與集電板4的表面以相垂直的狀態(tài)緊貼接合的方法，此時(shí)集電體4與極板群1以及2構(gòu)成了T型連接。
可以考慮在此接合方法中采用特公昭61-8539號(hào)公報(bào)所揭示的電弧焊接法以及專利第2616197號(hào)公報(bào)所揭示的電子束焊接法等，然而，在用于圖8所示電池極板群與集電體接合的情況下，由于為了電池的小型化，使得它們之間的距離非常小，因此存在這樣的問(wèn)題，即裝在各極板1a、2a間的隔膜3會(huì)由于此熱量而熔化，容易引起正極板1a與負(fù)極板2a之間的短路，很難理想接合。
本發(fā)明鑒于上述以往的問(wèn)題，以提供一種電池的制造方法為目的，所述方法是采用能增大電池體積效率的極板群與集電板的接合構(gòu)造，同時(shí)能夠適當(dāng)并可靠地進(jìn)行接合。
本發(fā)明的電池制造方法是使用由正極板、負(fù)極板與隔膜構(gòu)成的極板群且正極板與負(fù)極板在各自的端面上與集電板接合的電池制造方法，即，至少集電板的表面由鎳形成，在接合部分設(shè)置由鎳系合金形成的焊料，使用電子束將焊料熔融且將正極板或者負(fù)極板的端面與集電板接合。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，在極板群與集電板的接合部分使用比構(gòu)成它們的材料更低融點(diǎn)的焊料，利用電子束對(duì)焊料照射使此焊料熔融而能夠接合極板與集電板，能夠抑制提供給接合部分的能量，能夠抑制對(duì)隔膜等接合部分以外的其它部分的熱影響，而且能夠可靠地接合極板與集電體。
上述焊料的鎳系合金最好為鎳與磷的2元合金。
又，在同一集電板的數(shù)個(gè)位置上用電子束進(jìn)行照射，則能夠更加可靠地進(jìn)行接合，同時(shí)能夠確保高的集電效率，且對(duì)于一部分或者全部照射位置，是連續(xù)對(duì)不相鄰的照射位置進(jìn)行照射，這樣在電子束的照射部分完全冷卻之后再對(duì)相鄰的部分用電子束進(jìn)行照射，因此能夠真正地減小熱影響。
又，利用將電子束的照射量在集電板的寬度方向進(jìn)行變化，特別是由于在兩端散熱較大，因此例如在集電板的寬度方向連續(xù)地照射電子束，并在此兩端部反復(fù)照射電子束等，使兩端的照射量較多，這樣就能夠得到整體上均勻地接合狀態(tài)。
又，將電子束先照射到光束集光器，在輸出穩(wěn)定之后再照射極板與集電板之間的接合部分，此后再經(jīng)過(guò)光束集光器，照射下一極板與集電板之間的接合部分，這樣能夠得到穩(wěn)定的、可靠性高的接合狀態(tài)。
又，在同一處多次進(jìn)行電子束照射，這樣即使使用每次照射能量小的小型的、價(jià)格低的電子束，也能夠確保足夠的輸入熱量，同時(shí)利用多次照射，從一端到另一端沒(méi)有遺漏地照射電子束且均勻地輸入熱量，就能夠得到可靠性高的接合。


圖1是表示本發(fā)明電池制造方法的一實(shí)施形態(tài)中極板與集電板接合時(shí)的狀態(tài)的立體圖。
圖2是圖1A-A線部分的放大剖面圖。
圖3是表示本實(shí)施形態(tài)中極板與集電板接合工序的立體4是本實(shí)施形態(tài)中電子束照射方法的說(shuō)明圖。
圖5是本實(shí)施形態(tài)中接合部分的分布與接合順序的說(shuō)明圖。
圖6是表示一個(gè)實(shí)施形態(tài)中接合部分狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖7是表示一個(gè)實(shí)施形態(tài)中接合部分位置與電子束輸出關(guān)系的曲線圖。
圖8是表示以往的示例中極板群與集電板接合狀態(tài)的立體圖。
1正極板群
1a正極板2負(fù)極板群2a負(fù)極板3隔膜4集電板5焊料6電子束8光束集光器以下，參照?qǐng)D1～圖7對(duì)本發(fā)明的電池制造方法其一個(gè)實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
在圖1中，將由數(shù)塊正極板1a與負(fù)極板2a構(gòu)成的極板群1及2分別以直立的狀態(tài)緊貼在集電板4的表面上并接合。在數(shù)塊正極板1a以及負(fù)極板2a的端面與集電板4之間，隔著由比它們?nèi)邳c(diǎn)更低的材料形成的焊料5而構(gòu)成。
在此集電板4上，從與極板群1、2相連的相反側(cè)用電子束照射并加熱，由此進(jìn)行接合。電子束6的照射，是在若干處沿極板長(zhǎng)度方向的垂直方向擺動(dòng)進(jìn)行，在照射了電子束6的集電板4的表面上形成了熔融焊道7。又，圖中所示為電子束6以直線形式照射的例子，但也可以在每一個(gè)與極板緊貼的位置上，進(jìn)行點(diǎn)焊加熱。
在圖2中表示了接合部的剖面構(gòu)造。利用電子束6的照射，在集電體4內(nèi)部，一部分熔融而形成熔融焊道7，利用此熱量熔融的低融點(diǎn)材料焊料5形成圓角，構(gòu)成了接合部分。這種情況與單純的T型連接相比，不僅接合部分的面積顯著增大，而且由于用比焊接更小的輸入熱量形成接合部分，因此不會(huì)有因電子束6的穿透等而損傷其它部件，能夠提高接合的穩(wěn)定性。
對(duì)于本實(shí)施形態(tài)中構(gòu)成焊料5的低融點(diǎn)材料，特別要求它對(duì)于電解液的堿性水溶液具有耐久性。對(duì)于在電解液中使用了KOH那樣的鎳·鎘蓄電池、鎳·氫蓄電池，可以采用鎳系合金。特別是在鎳中主要含有百分之幾～百分之幾十的2元系合金，它與電解液不會(huì)起反應(yīng)，能夠用作低融點(diǎn)材料。又，由Ni-Cr-B-Si這樣4元素形成的合金具有950℃的融點(diǎn)，而上述Ni-P系合金為900左右℃，至少比集電板4與極板1a、2a的表面使用的鎳的融點(diǎn)要低，因此利用電子束6輸入的熱量就可以較少，適合作為本實(shí)施形態(tài)使用的低融點(diǎn)材料。
下面，參照?qǐng)D3對(duì)電池的制造工序進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖3(a)所示，將正極板1a、負(fù)極板2a與隔膜3相互交替疊層形成正極以及負(fù)極的極板群1、2。此時(shí)要這樣配置，使得一面上一種極性的極板突出、另一面上另一種極性的極板突出。然后，如圖3(b)所示，將一面設(shè)置有低融點(diǎn)材料的焊料5的集電體4，將設(shè)置有此焊料5的面與任一極板端面緊貼。此后，從上方對(duì)集電板4進(jìn)行加壓，確保極板群1或者2的端面與集電板4的焊料5緊貼，再?gòu)募姲?的上方用電子束6照射。本實(shí)施形態(tài)中，用電子束6進(jìn)行照射，使得從垂直于極板端面方向沿板排列方向形成數(shù)條熔融焊道7。這樣，形成數(shù)個(gè)各極板1a或者2a與集電板4的接合點(diǎn)。接著，如圖3(c)所示，將極板群的上下面倒過(guò)來(lái)，將另一極性的極板2a或者1a與集電板4如上述同樣地接合。通過(guò)這些工序，完成了極板群1、2與集電板4的接合。
利用上述電子束6照射，在集電板4與極板群1或者2接合的時(shí)候，如圖4所示，首先用電子束6照射光束集光器8，使電子束6穩(wěn)定之后，再移動(dòng)電子束到作為焊接對(duì)象工件的集電板4上，進(jìn)行焊接。從光束集光器8到集電板4的移動(dòng)為約為0．1msec左右。在這樣使電子束穩(wěn)定之后，照射集電板4，通過(guò)這樣能夠始終利用穩(wěn)定的電子束6將集電板4與極板群1或者2進(jìn)行接合。
又，電子束6對(duì)于集電板4的每一條照射約100msec左右。此時(shí)，由于電子束6以5KHz的速度進(jìn)行照射，則每一條被連續(xù)照射約500次。因此，利用較小輸出的小型、低價(jià)格的電子束裝置輸出的電子束6能夠進(jìn)行接合，同時(shí)利用多次照射，從一端到另一端能夠沿有遺漏地照射電子束6且均勻地輸入熱量，將焊料5均勻地熔化并且能夠接合集電板4與極板群1、2的端面。
又，在集電板4上隔開(kāi)一定的間隔，平行形成數(shù)條熔融焊道7，在這種情況下，將第1條照射電子束約100msec之后，以0．1msec移向下一條，再照射第2列。同樣再以0．1msec移向再下一條，重復(fù)以下的動(dòng)作，對(duì)數(shù)條的進(jìn)行電子束照射。
再者，在相鄰照射條間的間隔比較狹窄的情況下，電子束6的照射順序是不連續(xù)的，而是隔開(kāi)一定間隔、按不同順序進(jìn)行照射，以防止由于電子束6在局部長(zhǎng)時(shí)間地照射而對(duì)其它組成部件產(chǎn)生熱影響。例如，圖5的示例中，照射第1條后，跳過(guò)狹窄間隔的第2條，而第2次照射第3條，在此后的各條間具有足夠間隔的第4～6條進(jìn)行第3～5次連續(xù)地照射，接著返回到第2條進(jìn)行第6次照射，最后在與第6條間隔狹窄的第7條進(jìn)行第7次照射。
又，在電子束6的每一次照射中，如圖6、圖7所示，將在照射寬度方向上改變它的輸出。即，由于接合部分的端部與中央部分相比散熱性較好，且常常也集中了焊料5，如照射輸入熱量不大，則恐怕不能進(jìn)行接合。如圖7所示，兩端部分的照射輸入熱量大于中央部分。具體來(lái)說(shuō)，如圖6所示，在從一端經(jīng)過(guò)中央部分到另一端數(shù)次連續(xù)照射電子束6，形成兩端之間連續(xù)的熔融焊道7之后，再僅在兩個(gè)端部再重復(fù)數(shù)次進(jìn)行照射，由此形成照射輸入熱量大的電子束斑點(diǎn)9。
根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，如上述那樣，在極板群1、2與集電板4的接合部分之間具有比構(gòu)成極板群及集電極的材料更低融點(diǎn)的焊料5，利用在此照射電子束6而熔融焊料5，從而將極板1a、2a與集電板4接合，因此能夠控制提供給接合部分的能量，同時(shí)能夠可靠地進(jìn)行接合，隔膜3等接合部分以外的部分不會(huì)受到熱影響，能夠可靠地接合極板1a、2a與集電體4。
根據(jù)本發(fā)明的電池的制造方法，從以上的說(shuō)明可知，是在極板與集電板之間具有比它們使用的材料更低融點(diǎn)的材料，并通過(guò)用電子束使此低融點(diǎn)的材料熔融而接合極板與集電體，與直接將極板與集電板焊接的情況相比較，能夠以較小的輸入熱量來(lái)進(jìn)行接合，因此能夠抑制對(duì)隔膜等其它部分的熱影響，同時(shí)能夠提高接合部分的可靠性。所以，根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種可靠性高的蓄電池。
權(quán)利要求
1．一種電池的制造方法，它采用正極板、負(fù)極板及隔膜形成的極板群，且在所述正極板與所述負(fù)極板各自的端面上使得與集電板接合，其特征在于，至少所述集電板的表面是由鎳形成，在接合部分設(shè)置鎳系合金形成的焊料，使用電子束來(lái)熔融焊料并將所述正極板或者所述負(fù)極板的端面與所述集電板接合。
2．如權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，所述鎳系合金是鎳與磷的2元合金。
3．如權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，用電子束照射同一集電板上的數(shù)個(gè)位置，且對(duì)于一部分或者全部照射位置，連續(xù)照射不相鄰的位置。
4．如權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，使電子束的照射量在所述集電板的寬度方向上進(jìn)行變化。
5．如權(quán)利要求4所述的電池的制造方法，其特征在于，在所述集電板的寬度方向上連續(xù)照射電子束，且在所述集電板的兩端部分上反復(fù)照射電子束。
6．如權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，預(yù)先將電子束照射到光束集光器，在輸出穩(wěn)定之后再照射所述極板與所述集電板的接合部分，此后經(jīng)過(guò)光束集光器再照射下一個(gè)極板與集電板的接合部分。
7．如權(quán)利要求1所述的電池的制造方法，其特征在于，在同一處進(jìn)行多次電子束的照射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池的制造方法,它采用能夠增大電池體積效率的極板群與集電板的接合構(gòu)造且能夠適當(dāng)并可靠地進(jìn)行接合。采用由正極板1a、負(fù)極板2a與隔膜3構(gòu)成的極板群,正極板1a與負(fù)極板2a在各自的端面上與集電板4接合,即至少集電板4的表面由鎳形成,在接合部分設(shè)置由鎳系合金形成的焊料5,使用電子束6將焊料5熔融且將正極板1a或者負(fù)極板2a的端面與集電板4接合。
文檔編號(hào)H01M2/26GK1290050SQ00130558
公開(kāi)日2001年4月4日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月28日
發(fā)明者唐澤昭司, 加治屋弘海, 德留義博, 正木勝, 日比野伸一, 野口洋 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 三菱電機(jī)株式會(huì)社