專利名稱：制造焊接結構的方法及制造電池的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造焊接結構的方法，以及一種制造電池的方法。
背景技術：
近年來已經(jīng)提出了各種類型的電池，它們被用作便攜式設備和移動電話的電源， 或者被用作電動車輛和混合動力汽車的電源。一種類型的電池具有電極組件、其中容納電 極組件的殼體、和封閉殼體的開口的蓋部件，并且殼體和蓋部件被焊接在一起(如在例如 日本專利申請2002-184365號公報(JP-A-2002-184365)和日本專利申請11-77347號公報 (JP-A-11-77347)中所公開)。日本專利申請2002-184365號公報(JP-A-2002-184365)公開了一種密封密閉型 電池的開口的方法，該密閉型電池具有電極組件、在一端具有底部并在其中容納電極組件 的電池殼(殼體)、和密封或封閉電池殼的開口的蓋板(蓋部件)。更具體地，蓋板配合在 電池殼的開口端中，且蓋板和電池殼相對于彼此安置成使得蓋板的上表面與電池殼的開口 端面齊平。在該狀態(tài)下，電池殼的錐形面與蓋板的錐形面彼此相對，以便繞蓋板形成具有V 形截面的焊接溝槽。然后，朝焊接溝槽施用激光，以通過激光焊接使電池殼和蓋板結合。結 果，電池殼和蓋板經(jīng)焊接溝槽中形成的焊接部彼此接合，并且電池殼的開口用蓋板密封或 緊密地封閉。根據(jù)日本專利申請11-77347號公報(JP_A_11-77347)中公開的激光焊接方法，將 一塊鋁薄板(提供殼體)和另一塊鋁薄板(提供蓋部件)安置成使得上述一塊鋁薄板的外 表面與所述另一塊鋁薄板的端面齊平，并將激光施用于這些鋁薄板的接合部，以使這些板 被焊接在一起。更具體地，用激光照射所述鋁薄板的接合部以焊接所述薄板，使得薄板(蓋 部件)的鄰近所述端面的部分的厚度t和熔融部的直徑d滿足0 < t < d/2的關系。這樣， 可防止在熔融部凝固和收縮時形成裂縫。但是，在某些情況下，通過如在JP-A-2002-184365和JP-A_11_77347中公開的方 法可能無法將殼體(第一部件)和蓋部件(第二部件)牢固地焊接在一起。因此，所得到的 電池(焊接結構)可能不足以抵抗壓力，也就是不能獲得充分高的耐壓性。更具體地，如果 例如在焊接期間產(chǎn)生大量的焊渣，并且形成蓋部件和殼體的金屬的一部分飛散或碎落，則 焊道(焊縫)厚度會減小與飛散金屬的厚度對應的量，且焊接部從外表面凹陷。另外，如果 在焊接之前在第一部件和第二部件之間形成間隙，則焊道厚度會減小充填該間隙的熔融金 屬的量，且焊接部從外表面凹陷。在這些情況下，無法提供殼體(第一部件)和蓋部件(第 二部件)充分牢固地焊接在一起的電池(焊接結構)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而作出，并且提供了一種能夠制造第一部件和第二部件牢固 地焊接在一起的焊接結構的方法，以及一種能夠制造殼體和蓋部件牢固地焊接在一起的電 池的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造焊接結構的方法，在所述焊接結構中，由 金屬制成且具有第一外表面的第一部件與由金屬制成且具有第二外表面的第二部件經(jīng)由 包括源自所述第一部件和所述第二部件的金屬的焊接部彼此結合而使得所述第一外表面 與所述第二外表面齊平，所述方法的特征在于包括以下步驟(a)準備在焊接之前包括突 出部的所述第一部件和所述第二部件，當所述第一和第二部件在焊接之前被組裝在一起而 使得所述第一外表面與所述第二外表面齊平時，所述突出部包括從所述第一外表面突出的 第一突出部和從所述第二外表面突出的第二突出部中的至少一者，所述突出部形成在所述 第一外表面和所述第二外表面之間；以及(b)在焊接之前將所述第一部件和所述第二部件 組裝在一起，使得所述第一外表面與所述第二外表面齊平，并且在所述突出部設置在所述 第一外表面和所述第二外表面之間的狀態(tài)下用能量束照射所述突出部，以便將所述第一部 件和所述第二部件焊接在一起而使得所述突出部提供所述焊接部的一部分。根據(jù)如上所述的制造焊接結構的方法，尚未經(jīng)受焊接的第一部件和第二部件具有 突出部，當?shù)谝缓偷诙考唤M裝在一起而使得第一外表面與第二外表面齊平時，所述突 出部由從第一外表面突出的第一突出部和從第二外表面突出的第二突出部中的至少一者 構成。通過這樣安置在第一外表面和第二外表面之間的所述突出部，第一部件和第二部件 被焊接在一起。更具體地，在第一和第二部件被組裝在一起而使得第一外表面與第二外表 面齊平并且所述突出部設置在第一外表面和第二外表面之間的狀態(tài)下，用能量束照射所述 突出部，從而利用提供焊接部的一部分的所述突出部將第一部件和第二部件焊接在一起。 根據(jù)上述方法，與將不具有突出部的第一和第二部件焊接在一起的傳統(tǒng)方法相比，能使焊 道的厚度大形成所述突出部的金屬的量。因此，第一部件和第二部件能牢固地焊接和結合 在一起。例如，如果在焊接期間產(chǎn)生大量的焊渣，并且形成蓋部件和殼體的金屬的一部分 飛散或碎落，則焊道厚度會減小與飛散金屬的厚度對應的量，且焊接部從外表面凹陷。根據(jù) 如上所述的制造焊接結構的方法，所述突出部能補償作為焊渣飛散的金屬的量(即，形成 所述突出部的金屬的一部分作為焊渣飛散)，且因此，焊道厚度能比通過傳統(tǒng)方法獲得的焊 道厚度更大。因此，焊接強度得以增強。另外，如果在焊接時在第一部件和第二部件之間形成間隙，則焊道厚度會減小充 填該間隙的熔融金屬的量，且焊接部從外表面凹陷。根據(jù)如上所述的制造焊接結構的方法， 形成所述突出部的金屬能補償充填間隙所減少的金屬的量，且因此，焊道厚度能比通過傳 統(tǒng)方法獲得的焊道厚度更大。因此，焊接強度得以增強。這樣，根據(jù)如上所述的制造方法， 能制造出第一部件和第二部件牢固地焊接在一起的焊接結構。在如上所述的制造焊接結構的方法中，所述突出部優(yōu)選地包括所述第一突出部和 所述第二突出部。在剛如上所述的制造焊接結構的方法中，具有從第一外表面突出的第一突出部的 第一部件和具有從第二外表面突出的第二突出部的第二部件被用作焊接前的第一和第二 部件，且這些第一和第二部件被焊接在一起。更具體地，第一部件和第二部件被組裝在一起 以使得第一外表面與第二外表面齊平，并且由第一突出部和第二突出部構成的所述突出部 設置在第一外表面和第二外表面之間。在該狀態(tài)下，用能量束照射所述突出部，并且第一 部件和第二部件被焊接在一起而使得所述突出部提供焊接部的一部分。這樣，焊道在第一部件和第二部件上被良好平衡的同時被形成，從而第一部件和第二部件能牢固地焊接在一 起。另外，所述突出部可僅由第一突出部構成。此外，所述突出部也可僅由第二突出部 構成。同樣，在如上所述的制造焊接結構的方法中，形成所述突出部的金屬補償在焊接 期間充填間隙所減少的金屬的量。因此，可防止焊道厚度減小，且焊道厚度比通過傳統(tǒng)方法 獲得的焊道厚度更大，從而第一部件和第二部件能牢固地彼此焊接。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)如上所述的制造焊接結構的方法來制造 電池的方法，其中(a)所述第一部件是殼體，所述殼體具有位于其一端的底部和位于其另 一端的開口，所述殼體具有內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間容納具有正極板、負極板和隔板的電極 組件；(b)所述第二部件是封閉所述殼體的所述開口的蓋部件，所述蓋部件具有所述第二 外表面，在所述蓋部件的周緣部置于所述殼體的開口端面上且所述殼體的所述開口被所述 蓋部件封閉時，所述第二外表面與所述殼體的所述第一外表面齊平；(c)所述焊接結構是 電池，在所述電池中，所述電極組件容納在所述殼體中，且所述殼體的所述開口被所述蓋部 件封閉；(d)尚未經(jīng)受焊接的所述殼體和所述蓋部件包括所述突出部，在所述殼體的所述 開口被所述蓋部件封閉時，所述突出部包括所述第一突出部和所述第二突出部中的至少一 者；以及(e)在所述電極組件容納在所述殼體中且所述殼體的所述開口被所述蓋部件封閉 的狀態(tài)下，將所述殼體和所述蓋部件焊接在一起。根據(jù)如上所述的制造電池的方法，殼體和蓋部件具有突出部，當殼體的開口被蓋 部件封閉時，所述突出部由從殼體的第一外表面突出的第一突出部和從蓋部件的第二外表 面突出的第二突出部中的至少一者構成。通過安置在第一外表面和第二外表面之間的所述 突出部，殼體和蓋部件被焊接在一起。更具體地，在電極組件容納在殼體內(nèi)部中且殼體的開 口被蓋部件封閉的狀態(tài)下，用能量束照射所述突出部，并將殼體和蓋部件焊接在一起而使 得所述突出部提供焊接部的一部分。這樣，上述方法能制造出殼體和蓋部件牢固地焊接在 一起的電池。因此，可防止電池(殼)由于電池中壓力的升高而破裂或受損。就此而言，優(yōu)選地，所述突出部的沿與所述殼體的所述開口端面延伸的方向垂直 的方向截取的截面是矩形截面。還優(yōu)選地，所述突出部的沿與所述殼體的所述開口端面延 伸的方向垂直的方向截取的截面是三角形截面。在如上所述的制造電池的方法中，所述第一突出部可以是沿所述殼體的所述開口 端面延伸的環(huán)繞的第一突出部，而所述第二突出部可以是在所述殼體的所述開口被所述蓋 部件封閉時沿所述殼體的所述開口端面延伸的環(huán)繞的第二突出部。在焊接前的殼體中，所 述突出部的由下式(1)給出的突出量比率X滿足0.05<x<0.5的關系，X= (S1+S2)/(BXC). . . (1)其中B是尚未經(jīng)受焊接的所述殼體的開口端部的一部分的厚度，所述開口端部限 定所述開口，該部分不包括所述第一突出部，Si是所述第一突出部的沿與所述開口端面延 伸的方向垂直的方向截取的第一截面的截面積，C是尚未經(jīng)受焊接的所述蓋部件的所述周 緣部的一部分的厚度，所述周緣部在所述殼體的所述開口被所述蓋部件封閉時置于所述殼 體的所述開口端面上，該部分不包括所述第二突出部，而S2是所述第二突出部的沿與所述 開口端面延伸的方向垂直的方向截取的第二截面的截面積。
如果殼體的第一突出部和蓋部件的第二突出部過小，則焊道可能不具有足夠大的 厚度，并且殼體和蓋部件可能無法充分牢固地焊接在一起。相反，如果第一突出部和第二突 出部過大，則可能難以適當?shù)厝廴跉んw的開口端部和蓋部件的周緣部，并且焊接強度可能 降低。根據(jù)如上所述的制造方法，殼體和蓋部件的突出部的突出量比率X = (S1+S2)/ (BXC)滿足0.05 < XS 0.5的關系。通過如此被控制的突出量，殼體和蓋部件被彼此焊 接。這樣，與傳統(tǒng)方法相比，殼體和蓋部件之間的接合處的焊接強度被確實地增強。


在下面參照附圖對本發(fā)明示例性實施例的詳細說明中將描述本發(fā)明的特征、優(yōu)點 和技術及工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標記表示相似的部件，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一至第四實施例的電池的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一至第四實施例的形成在殼體和蓋部件之間的焊接部的放 大剖視圖，該視圖對應于沿圖1中箭頭A-A的方向看去的截面的一部分的放大視圖；圖3是第一實施例的殼體的俯視圖；圖4是第一實施例的殼體的剖視圖，該視圖對應于沿圖3中箭頭B-B的方向看去 的剖視圖；圖5是第一實施例的蓋部件的側視圖；圖6是第一實施例的蓋部件的俯視圖；圖7是在殼體和蓋部件被焊接在一起之前第一實施例的電池的透視圖；圖8是根據(jù)第一實施例的殼體的第一突出部和蓋部件的第二突出部的放大剖視 圖，該視圖對應于沿圖7中箭頭C-C的方向看去的截面的一部分的放大視圖；圖9是用于說明根據(jù)第一實施例的焊接步驟的說明圖；圖10是示出對本發(fā)明的一些示例和比較示例所進行的耐壓試驗的結果的表格；圖11是用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的焊接步驟的說明圖；圖12是用于說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的焊接步驟的說明圖；圖13是用于說明根據(jù)本發(fā)明第四實施例的焊接步驟的說明圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的電池400的透視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的形成在殼體和蓋部件之間的焊接部的放大剖視 圖，該視圖對應于沿圖14中箭頭D-D的方向看去的截面的一部分的放大視圖；圖16是在殼體和蓋部件被焊接在一起之前第五實施例的電池的透視圖；以及圖17是根據(jù)第五實施例的殼體的第一突出部和蓋部件的第二突出部的放大剖視 圖，該視圖對應于沿圖16中箭頭E-E的方向看去的截面的一部分的放大視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明的示例性實施例。 參照圖1至圖17描述本發(fā)明的第一至第五實施例。如圖1所示，第一實施例的電 池1是類似長方體狀的盒式密閉型鋰離子二次電池。電池1具有電極組件10、容納電極組 件10的電池殼20、正極端子91和負極端子92。電池1例如被用作用于驅(qū)動電動車輛或混合動力汽車的電源。電極組件10是通過將板片狀的正極板11、負極板12和隔板13卷繞在一起所形成 的扁平的卷繞結構。電極組件10包括其中只有正極板11的一部分被收疊成卷的正極卷繞 部，和其中只有負極板12的一部分被收疊成卷的負極卷繞部。正極卷繞部與正極端子91 電連接，而負極卷繞部與負極端子92電連接。電池殼20具有由鋁制成的殼體30和由鋁制成的蓋部件40，所述殼體和蓋部件通 過焊接被組裝成一體單元。更具體地，如圖2所示，殼體30和蓋部件40經(jīng)由用源自殼體30 和蓋部件40的金屬(鋁)制成的焊接部52彼此結合而使得殼體30的第一外表面31 (對 應于各個側面)與殼體40的第二外表面41 (對應于外周的各個端面)齊平。在第一實施例中，特別地，如圖2所示，焊接部52從殼體30的第一外表面31和蓋 部件40的第二外表面41突出。這樣，焊道的厚度Y比殼體30的包括第一外表面31的側 壁34的厚度更大。因此，殼體30和蓋部件40被牢固地焊接在一起。接下來將說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造電池的方法。首先，準備由鋁制成的 殼體30和由鋁制成的蓋部件40。如圖3和圖4所示，尚未經(jīng)受焊接的殼體30(將被稱為 “焊接前的殼體30”)具有大致矩形的、在其一端具有底部的類似于盒子的形狀，并限定有允 許電極組件10容納在殼體30中的開口 30S。此外，殼體30具有框架狀的第一突出部35， 該第一突出部具有大致矩形的輪廓，從殼體30的第一外表面31 (對應于各個側面)突出并 沿開口端面32延伸。殼體30可例如通過對鋁板進行深拉成型來制造。如圖5和圖6所示，尚未經(jīng)受焊接的蓋部件40 (將被稱為“焊接前的蓋部件40”) 呈大致矩形的板的形式，并且具有供正極端子91插入穿過的正極端子插入孔46H和供負極 端子92插入穿過的負極端子插入孔47H。此外，蓋部件40具有框架狀的第二突出部45，該 第二突出部具有大致矩形的輪廓，從蓋部件40的第二外表面41 (對應于外周的各個端面) 突出并在蓋部件40的整個外周上延伸。蓋部件40可例如通過對鋁板進行沖壓成型來制造。 在第一實施例中，殼體30對應于第一部件，而蓋部件40對應于第二部件。在接下來的步驟中，將正極端子91焊接到電極組件10的正極板11的正極卷繞部 上，并將負極端子92焊接到負極板12的負極卷繞部上。然后，將正極端子91插入穿過蓋 部件40的正極端子插入孔46H，并將負極端子92插入穿過負極端子插入孔47H。之后，安 裝正極密封部件93以在正極端子91和正極端子插入孔46H之間提供氣密密封，并安裝負 極密封部件94以在負極端子92和負極端子插入孔47H之間提供氣密密封。在接下來的步驟中，如圖7所示，將電極組件10安置在殼體30內(nèi)部，并用蓋部件 40封閉殼體30的開口 30S。更具體地，如圖8和圖9所示，將蓋部件40的周緣部43放置 或安置在殼體30的開口端面32上，從而殼體30的開口 30S被蓋部件40封閉。在該狀態(tài) 下，殼體30的第一外表面31 (對應于各個側面)與蓋部件40的第二外表面41 (對應于外 周的各個端面)齊平，并且由第一突出部35和第二突出部45構成的突出部25形成在第一 外表面31和第二外表面41之間。在圖8所示的焊接前的殼體30中，限定開口 30S的開口端部33由第一突出部35 和厚度為B(mm)的部分36構成，并且第一突出部35的沿與相應開口端面32延伸的方向垂 直的方向截取的第一截面35S的截面積為Sl (mm2)。同樣，在殼體30的開口 30S被焊接前 的蓋部件40封閉的狀態(tài)下，被放置或安置在殼體30的開口端面32上的蓋部件40的周緣部43由第二突出部45和厚度為C(mm)的部分46構成，并且第二突出部45的沿與相應開 口端面32延伸的方向垂直的方向截取的第二截面45S的截面積為S2(mm2)。在上述情況下，根據(jù)第一實施例，突出部25的由下式(1)給出的突出量比率X滿 足0. 05彡X彡0. 5的關系。更具體地，在B = 1. 0、S1 = 0. 15,C = 1. 0且S2 = 0. 15的情 況下，X變得等于0. 30。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)在接下來的焊接步驟中，將殼體30和蓋部件40焊接在一起。更具體地，如圖9所 示，在如上所述殼體30的開口 30S被蓋部件40封閉的狀態(tài)下，借助于激光焊接機80利用 激光束LB照射由第一突出部35和第二突出部45構成的突出部25。利用激光束LB進行的 照射在框架狀突出部25的整個外周上進行。這樣，如圖2所示，殼體30和蓋部件40被焊 接在一起而使得突出部25提供焊接部52的一部分。在第一實施例中，焊接部52(焊道)的厚度Y為1.07mm，其大于具有第一外表面 31的側壁34的厚度(如圖8所示，該厚度等于開口端部33的不包括第一突出部35的部 分36的厚度B)。另外，在第一實施例中，具有從第一外表面31突出的第一突出部35的殼 體30被用作焊接前的殼體，而具有從第二外表面41突出的第二突出部45的蓋部件40被 用作焊接前的蓋部件，并且殼體30和蓋部件40被焊接在一起。結果，焊接部52 (焊道)在 殼體30和蓋部件40上被良好均衡或平衡的同時被形成，從而殼體30和蓋部件40能牢固 地焊接在一起。隨后，將特定量的電解液經(jīng)注射口(未示出)注入到電池殼20中。此后，密封注 射口，從而制成第一實施例的電池1 (見圖1)。接下來，對以上述方式制造的電池1進行耐壓試驗。更具體地，穿過電池殼20側 壁34形成微小的通孔，并從外部將油經(jīng)該通孔注入到電池殼20中。這樣，電池1的內(nèi)部壓 力逐漸升高，并且在電池殼20破裂時(具體地，在焊接部52中出現(xiàn)裂縫時)測量電池1的 內(nèi)部壓力(耐受壓力)。該試驗的結果在圖10中示出。在圖10中，樣品10對應于第一實 施例的電池1。另外，如圖10所示，準備十七種電池，在每種電池中突出量比率X的值和/或殼體 30和蓋部件40之間的間隙D (見圖8)都與第一實施例的電池1(樣品10)的值不同。以與 對第一實施例的電池1基本相同的方式對這些電池進行耐壓試驗。這些試驗的結果也在圖 10中示出。樣品1-3是比較示例的電池，其中每種電池都通過將不具有第一突出部的殼體和 不具有第二突出部的蓋部件(不具有突出部的殼體和蓋部件)焊接在一起而制成。另一方 面，樣品4-18是根據(jù)本發(fā)明制造的電池。也就是說，樣品4-18的每種電池都以與在上述第 一實施例中基本相同的方式通過將具有第一突出部35的殼體30和具有第二突出部45的 蓋部件40 (具有突出部25的殼體30和蓋部件40)焊接在一起而制成。電池中的一些(樣品5、8、11、14、17)被制造成使得間隙D等于0. 1mm。也就是說， 當焊接前的殼體30被焊接前的蓋部件40封閉時，在殼體30和蓋部件40之間形成0. Imm 的間隙。在該狀態(tài)下，將殼體30和蓋部件40激光焊接在一起以提供上述各種電池。相同 的說明也適用于被制造成間隙D等于0. 2mm的電池(樣品6、9、12、15、18)。首先，將關于被制造成間隙D等于Omm的電池(樣品1、4、7、10、13、16)的試驗結果相互比較。在樣品1(通過焊接不具有突出部的殼體和蓋部件所制成的電池)中，電池能承 受或抵抗的壓力(將被稱為“耐受壓力”)為3.9MPa。在樣品4、7、10、13(通過焊接具有突 出部的殼體和蓋部件所制成的電池)中，耐受壓力分別為4. OMPa,4. IMPa,4. 2MPa、4. OMPa, 全都高于樣品1的耐受壓力。樣品4、7、10、13的電池分別被制造成使得突出量比率X等于
0.05,0. 10,0. 30,0. 50(見圖 10)。從上述結果可知，與將不具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的制造方法(傳 統(tǒng)方法)相比，通過將具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的(根據(jù)本發(fā)明的)制造電 池的方法能將殼體和蓋部件更牢固地焊接在一起。這是因為，根據(jù)該實施例的制造方法，能 使焊接部52的焊道厚度Y比通過傳統(tǒng)方法獲得的焊道厚度大形成突出部25的金屬的量。 實際上，在樣品1中焊道厚度Y為0. 97mm，而樣品4、7、10、13的焊道厚度Y分別為0. 98mm、
1.02mm、1. 07mm、1. 00mm，它們都比樣品1的焊道厚度大。但是，應當指出，樣品16的電池表現(xiàn)出與樣品1的電池基本相同的耐受壓力 (3. 9MPa)。也就是說，樣品16的電池與樣品1的電池在殼體和蓋部件之間的接合處具有基 本相同的焊接強度。這可能是因為，在樣品16中突出量比率X的值大到0. 70，也就是突出 部25的體積過大，因此，殼體30的開口端部33和蓋部件40的周緣部43不能適當充分地 熔融和焊接在一起。結果，樣品16的電池中焊接部52的焊道厚度Y減小到比樣品1電池 的焊道厚度小(見圖10)。另外，對關于被制造成間隙D等于0. Imm的電池(樣品2、5、8、11、14、17)的試驗結 果進行比較和分析。在樣品2 (電池制造成X = O)中，耐受壓力為2.9MPa。另一方面，在樣 品5、8、11、14(電池制造成0. 05彡X彡0. 5)中，耐受壓力分別為3. OMPa,3. 5MPa、3. 7MPa、 3. 2MPa，全都高于樣品2的耐受壓力。但是，在樣品17 (電池制造成X = 0. 7)中，耐受壓力 為2. 8MPa，其低于樣品2的電池的耐受壓力(2. 9MPa)。另外，對關于被制造成間隙D等于0. 2mm的電池(樣品3、6、9、12、15、18)的試驗結 果進行比較和分析。在樣品3 (電池制造成X = O)中，耐受壓力為l.SMPa。另一方面，在樣 品6、9、12、15(電池制造成0. 05彡X彡0. 5)中，耐受壓力分別為2. OMPa,3. OMPa,3. IMPa,
2.OMPa，全都高于樣品3的耐受壓力。但是，樣品18的電池(電池制造成X = 0. 7)顯示 出與樣品3的電池基本相同的耐受壓力(l.SMPa)。從上述結果可理解，電池優(yōu)選地制造成 (殼體和蓋部件焊接在一起)使得突出量比率X滿足0. 05 < X < 0. 5的關系。將說明本發(fā)明的第二實施例。如圖11所示，第二實施例的電池100僅在電池殼 (殼體和蓋部件)方面不同于第一實施例的電池1，在其它方面都與電池1相似。更具體 地，除了利用殼體130和蓋部件140作為要焊接在一起的焊接前的殼體和焊接前的蓋部件 之外，以與第一實施例基本相同的方式制造第二實施例的電池100。這樣，此處將主要說明 制造第二實施例的電池100的方法。首先，準備由鋁制成的殼體130和由鋁制成的蓋部件140。焊接前的殼體130與第 一實施例的殼體30的不同之處在于，殼體130不具有從殼體130的第一外表面131 (對應 于各個側面)突出的第一突出部(見圖11)。另一方面，與第一實施例的蓋部件40 —樣，焊 接前的蓋部件140具有大致矩形的、框架狀的第二突出部145，該第二突出部從蓋部件140 的第二外表面141 (對應于外周的各個端面)突出(見圖11)。在接下來的步驟中，將電極組件10安置在殼體130內(nèi)部，并且用蓋部件140封閉
10殼體130的開口 130S。更具體地，如圖11所示，將蓋部件140的周緣部143放置或安置在 殼體130的開口端面132上，從而殼體130的開口 130S被蓋部件140封閉。在該狀態(tài)下， 殼體130的第一外表面131 (對應于各個側面)與蓋部件140的第二外表面141 (對應于外 周的各個端面)齊平，并且由第二突出部145構成的突出部125形成在第一外表面131和 第二外表面141之間。同樣，在第二實施例中，與在第一實施例中一樣，突出部125的由下式(1)給出的 突出量比率X滿足0.05<X<0.5的關系。但是，在第二實施例中，在等式(1)中Sl等于 0。例如，在 B = 1.0、S1 = 0、C = 1.0 且 S2 = 0. 20 的情況下，X 等于 0. 20。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)在接下來的焊接步驟中，如圖11所示，在如上所述殼體130的開口 130S被蓋部件 140封閉的狀態(tài)下，利用從激光焊接機80發(fā)射出的激光束LB照射由第二突出部145構成的 突出部125。利用激光束LB進行的照射在框架狀突出部125的整個外周上進行。這樣，如 圖2所示，殼體130和蓋部件140被焊接在一起而使得突出部125提供焊接部152的一部 分。隨后，將特定量的電解液經(jīng)注射口(未示出)注入到電池殼120中。此后，密封注 射口，從而制成第二實施例的電池100 (見圖1)。以上述方式制造的第二實施例的電池100的焊接部152的焊道厚度Y比樣品1_3 的電池(比較示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，與樣品1-3的電池(比較示例)相比， 第二實施例的電池100表現(xiàn)出在殼體和蓋部件之間的接合處的更高的焊接強度，和更高的 耐受壓力。從這些結果可知，與將不具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的方法(傳統(tǒng) 方法)相比，根據(jù)第二實施例的制造方法能將殼體和蓋部件更牢固地焊接在一起。接下來將說明本發(fā)明的第三實施例。如圖12所示，第三實施例的電池200僅在電 池殼(殼體和蓋部件)方面不同于第一實施例的電池1，在其它方面都與電池1相似。更具 體地，除了利用殼體230和蓋部件240作為要焊接在一起的焊接前的殼體和焊接前的蓋部 件之外，以與第一實施例基本相同的方式制造第三實施例的電池200。這樣，此處將主要說 明制造根據(jù)第三實施例的電池200的方法。首先，準備由鋁制成的殼體230和由鋁制成的蓋部件240。與第一實施例的殼體 30 一樣，焊接前的殼體230具有大致矩形的、框架狀的第一突出部235，該第一突出部從殼 體230的第一外表面231 (對應于各個側面)突出并在其整個外周上延伸(見圖12)。另一 方面，與第一實施例的蓋部件40不同，焊接前的蓋部件240不具有從蓋部件240的第二外 表面241 (對應于各個側面)突出的第二突出部(見圖12)。在接下來的步驟中，將電極組件10安置在殼體230內(nèi)部，并且用蓋部件240封閉 殼體230的開口 230S。更具體地，如圖12所示，將蓋部件240的周緣部243放置或安置在 殼體230的開口端面232上，從而殼體230的開口 230S被蓋部件240封閉。在該狀態(tài)下， 殼體230的第一外表面231 (對應于各個側面)與蓋部件240的第二外表面241 (對應于外 周的各個端面)齊平，并且由第一突出部235構成的突出部225形成在第一外表面231和 第二外表面241之間。同樣，在第三實施例中，與在第一實施例中一樣，突出部225的由下式(1)給出的 突出量比率X滿足0.05<X<0.5的關系。但是，在第三實施例中，在等式(1)中S2等于0。例如，在 B = 1. 0、S1 = 0. 20、C = 1. 0 且 S2 = 0 的情況下，X 等于 0. 20。X = (S1+S2)/(BXC) (1)在接下來的焊接步驟中，如圖12所示，在如上所述殼體230的開口 230S被蓋部件 240封閉的狀態(tài)下，利用從激光焊接機80發(fā)射出的激光束LB照射由第一突出部235構成的 突出部225。利用激光束LB進行的照射在框架狀突出部225的整個外周上進行。這樣，如 圖2所示，殼體230和蓋部件240被焊接在一起而使得突出部225提供焊接部252的一部 分。隨后，將特定量的電解液經(jīng)注射口(未示出)注入到電池殼220中。此后，密封注 射口，從而制成第三實施例的電池200 (見圖1)。以上述方式制造的第三實施例的電池200的焊接部252的焊道厚度Y比樣品1_3 的電池(比較示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，與樣品1-3的電池(比較示例)相比， 第三實施例的電池200表現(xiàn)出在殼體和蓋部件之間的接合處的更高的焊接強度，和更高的 耐受壓力。從這些結果可知，與將不具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的方法(傳統(tǒng) 方法)相比，根據(jù)第三實施例的制造方法能將殼體和蓋部件更牢固地焊接在一起。接下來將說明本發(fā)明的第四實施例。如圖13所示，第四實施例的電池300僅在電 池殼(殼體和蓋部件)方面不同于第一實施例的電池1，在其它方面都與電池1相似。更具 體地，除了利用殼體330和蓋部件340作為要焊接在一起的焊接前的殼體和焊接前的蓋部 件之外，以與第一實施例基本相同的方式制造第四實施例的電池300。這樣，此處將主要說 明制造根據(jù)第四實施例的電池300的方法。首先，準備由鋁制成的殼體330和由鋁制成的蓋部件340。與第一實施例的殼體 30 一樣，焊接前的殼體330具有框架狀的第一突出部335，該第一突出部從殼體330的第一 外表面331 (對應于各個側面)突出并在其整個外周上延伸(見圖13)。但是，應當注意，第 一突出部335具有與第一實施例的第一突出部35不同的形狀。具體地，第一突出部335的 沿與開口端面332延伸的方向垂直的方向截取的第一截面335S為三角形。與第一實施例的蓋部件40 —樣，焊接前的蓋部件340也具有從蓋部件340的第二 外表面341 (對應于外周的各個端面)突出并在其整個外周上延伸的框架狀的第二突出部 345 (見圖13)。但是，應當注意，第二突出部345具有與第一實施例的第二突出部45不同 的形狀。具體地，第二突出部345的沿與開口端面332延伸的方向垂直的方向截取的第二 截面345S為三角形。然后，將電極組件10安置在殼體330內(nèi)部，并且用蓋部件340封閉殼體330的開 口 330S。更具體地，如圖13所示，將蓋部件340的周緣部343放置或安置在殼體330的開 口端面332上，從而殼體330的開口 330S被蓋部件340封閉。在該狀態(tài)下，殼體330的第一 外表面331 (對應于各個側面)與蓋部件340的第二外表面341 (對應于外周的各個端面) 齊平，并且由第一突出部335和第二突出部345構成的突出部325形成在第一外表面331 和第二外表面341之間。同樣，在第四實施例中，與在第一實施例中一樣，突出部325的由下式(1)給出的 突出量比率X滿足0. 05彡X彡0. 5的關系。例如，在B = 1.0、Sl = 0. 10、C = 1. 0且S2 =0. 10的情況下，X等于0. 20。X = (S1+S2)/(BXC). . . (1)
在接下來的焊接步驟中，如圖13所示，在如上所述殼體330的開口 330S被蓋部件 340封閉的狀態(tài)下，利用從激光焊接機80發(fā)射出的激光束LB照射由第一突出部335和第二 突出部345構成的突出部325。利用激光束LB進行的照射在框架狀突出部325的整個外周 上進行。這樣，如圖2所示，殼體330和蓋部件340被焊接在一起而使得突出部325提供焊 接部352的一部分。隨后，將特定量的電解液經(jīng)注射口(未示出)注入到電池殼320中。此后，密封注 射口，從而制成第四實施例的電池300 (見圖1)。以上述方式制造的第四實施例的電池300的焊接部352的焊道厚度Y比樣品1_3 的電池(比較示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，與樣品1-3的電池(比較示例)相比， 第四實施例的電池300表現(xiàn)出在殼體和蓋部件之間的接合處的更高的焊接強度，和更高的 耐受壓力。從這些結果可知，與將不具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的方法(傳統(tǒng) 方法)相比，根據(jù)第四實施例的制造方法能將殼體和蓋部件更牢固地焊接在一起。接下來將說明本發(fā)明的第五實施例。如圖14所示，第五實施例的電池400僅在電 池殼(殼體和蓋部件)方面不同于第一實施例的電池1，在其它方面都與電池1相似。更具 體地，除了利用殼體430和蓋部件440作為要焊接在一起的焊接前的殼體和焊接前的蓋部 件之外，以與第一實施例基本相同的方式制造第五實施例的電池400。這樣，此處將主要說 明制造根據(jù)第五實施例的電池400的方法。首先，準備由鋁制成的殼體430和由鋁制成的蓋部件440。焊接前的殼體430具有 從殼體430的第一外表面431 (對應于外周的各個上端面)突出并在其整個外周上延伸的 框架狀的第一突出部435 (見圖17)。焊接前的蓋部件440具有從蓋部件440的第二外表 面441 (對應于上表面)突出并在其整個外周上延伸的框架狀的第二突出部445 (見圖17)。 如從圖17與圖9之間的比較可理解，第五實施例與第一實施例的不同之處在于，殼體的第 一突出部的位置、第一突出部突出的方向、蓋部件的第二突出部的位置和第二突出部突出 的方向。在接下來的步驟中，如圖16所示，將電極組件10安置在殼體430內(nèi)部，并且用蓋 部件440封閉殼體430的開口 430S。更具體地，如圖17所示，將蓋部件440的周緣部443 放置或安置在殼體430的開口端面432上，從而殼體430的開口 430S被蓋部件440封閉。 在該狀態(tài)下，殼體430的第一外表面431 (對應于外周的各個上端面)與蓋部件440的第二 外表面441 (對應于上表面)齊平，并且由第一突出部435和第二突出部445構成的突出部 425形成在第一外表面431和第二外表面441之間。同樣，在第五實施例中，與在第一實施例中一樣，突出部425的由下式(1)給出的 突出量比率X滿足0. 05彡X彡0. 5的關系。例如，在B = 1. 0、S1 = 0. 10、C = 1. 0且S2 =0. 10的情況下，X等于0. 20。X = (S1+S2) / (B X C) (1)在接下來的焊接步驟中，如圖17所示，在如上所述殼體430的開口 430S被蓋部件 440封閉的狀態(tài)下，利用從激光焊接機80發(fā)射出的激光束LB照射由第一突出部435和第二 突出部445構成的突出部425。利用激光束LB進行的照射在框架狀突出部425的整個外周 上進行。這樣，如圖15所示，殼體430和蓋部件440被焊接在一起而使得突出部425提供 焊接部452的一部分。
隨后，將特定量的電解液經(jīng)注射口(未示出)注入到電池殼420中。此后，密封注 射口，從而制成第五實施例的電池400 (見圖14)。以上述方式制造的第五實施例的電池400的焊接部452的焊道厚度Y比樣品1_3 的電池(比較示例)的焊接部的焊道厚度更大。因此，與樣品1-3的電池(比較示例)相比， 第五實施例的電池400表現(xiàn)出在殼體和蓋部件之間的接合處的更高的焊接強度，和更高的 耐受壓力。從這些結果可知，與將不具有突出部的殼體和蓋部件焊接在一起的方法(傳統(tǒng) 方法)相比，根據(jù)第五實施例的制造方法能將殼體和蓋部件更牢固地焊接在一起。盡管在上文中已參照第一至第五實施例描述了本發(fā)明，但應當理解，本發(fā)明不限 于上述實施例，而是可根據(jù)需要以各種變化或改進加以實施而不會背離本發(fā)明的精神和范 圍。在第一至第五實施例中，通過激光焊接將第一部件(例如，殼體30)和第二部件 (例如，蓋部件40)焊接在一起。但是，將第一部件和第二部件焊接在一起的方法不限于激 光焊接，而是也可選擇其它焊接方法如電子束焊接，只要用能量束照射要焊接的對象即可。
權利要求
一種制造焊接結構的方法，在所述焊接結構中，由金屬制成且具有第一外表面的第一部件與由金屬制成且具有第二外表面的第二部件經(jīng)由包括源自所述第一部件和所述第二部件的金屬的焊接部彼此結合而使得所述第一外表面與所述第二外表面齊平，所述方法的特征在于包括準備在焊接之前包括突出部的所述第一部件和所述第二部件，當所述第一和第二部件在焊接之前被組裝在一起而使得所述第一外表面與所述第二外表面齊平時，所述突出部包括從所述第一外表面突出的第一突出部和從所述第二外表面突出的第二突出部中的至少一者，所述突出部形成在所述第一外表面和所述第二外表面之間；以及在焊接之前將所述第一部件和所述第二部件組裝在一起，使得所述第一外表面與所述第二外表面齊平，并且在所述突出部設置在所述第一外表面和所述第二外表面之間的狀態(tài)下用能量束照射所述突出部，以便將所述第一部件和所述第二部件焊接在一起而使得所述突出部提供所述焊接部的一部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的制造焊接結構的方法，其特征在于，所述突出部包括所述第 一突出部和所述第二突出部。
3.根據(jù)權利要求1所述的制造焊接結構的方法，其特征在于，所述突出部由所述第一 突出部構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的制造焊接結構的方法，其特征在于，所述突出部由所述第二 突出部構成。
5.一種根據(jù)由權利要求1至4中任一項所限定的制造焊接結構的方法來制造電池的方 法，其特征在于所述第一部件是殼體，所述殼體具有位于其一端的底部和位于其另一端的開口，所述 殼體具有內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間容納具有正極板、負極板和隔板的電極組件；所述第二部件是封閉所述殼體的所述開口的蓋部件，所述蓋部件具有所述第二外表 面，在所述蓋部件的周緣部置于所述殼體的開口端面上且所述殼體的所述開口被所述蓋部 件封閉時，所述第二外表面與所述殼體的所述第一外表面齊平；所述焊接結構是電池，在所述電池中，所述電極組件容納在所述殼體中，且所述殼體的 所述開口被所述蓋部件封閉；尚未經(jīng)受焊接的所述殼體和所述蓋部件包括所述突出部，在所述殼體的所述開口被所 述蓋部件封閉時，所述突出部包括所述第一突出部和所述第二突出部中的至少一者；以及在所述電極組件容納在所述殼體中且所述殼體的所述開口被所述蓋部件封閉的狀態(tài) 下，將所述殼體和所述蓋部件焊接在一起。
6.根據(jù)權利要求5所述的制造電池的方法，其特征在于，所述突出部的沿與所述殼體 的所述開口端面延伸的方向垂直的方向截取的截面是矩形截面。
7.根據(jù)權利要求5所述的制造電池的方法，其特征在于，所述突出部的沿與所述殼體 的所述開口端面延伸的方向垂直的方向截取的截面是三角形截面。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的制造電池的方法，其特征在于所述第一突出部是沿所述殼體的所述開口端面延伸的環(huán)繞的第一突出部；所述第二突出部是在所述殼體的所述開口被所述蓋部件封閉時沿所述殼體的所述開 口端面延伸的環(huán)繞的第二突出部；所述突出部的由下式(1)給出的突出量比率X滿足0. 05 < X < 0. 5的關系， X = (S1+S2)/(BXC) (1)其中B是尚未經(jīng)受焊接的所述殼體的開口端部的一部分的厚度，所述開口端部限定所 述開口，該部分不包括所述第一突出部，而Sl是所述第一突出部的沿與所述開口端面延伸 的方向垂直的方向截取的第一截面的截面積，以及其中C是尚未經(jīng)受焊接的所述蓋部件的所述周緣部的一部分的厚度，所述周緣部在所 述殼體的所述開口被所述蓋部件封閉時置于所述殼體的所述開口端面上，該部分不包括所 述第二突出部，而S2是所述第二突出部的沿與所述開口端面延伸的方向垂直的方向截取 的第二截面的截面積。
全文摘要
尚未經(jīng)受焊接的殼體(第一部件)(30)和蓋部件(第二部件)(40)包括突出部(25)，當殼體和蓋部件被組裝在一起而使得第一外表面(31)與第二外表面(41)齊平時，所述突出部由從第一外表面(31)突出的第一突出部(35)和從第二外表面(41)突出的第二突出部(45)中的至少一者構成。突出部(25)設置在第一外表面(31)和第二外表面(41)之間。在焊接前的殼體(30)和蓋部件(40)的第一外表面(31)與第二外表面(41)彼此齊平且突出部(25)設置在第一外表面(31)和第二外表面(41)之間的狀態(tài)下，用激光束照射突出部(25)，從而將殼體(30)和蓋部件(40)焊接在一起而使得突出部(25)提供焊接部(52)的一部分。這樣，提供了一種制造焊接結構(1)的方法，用于制造第一部件(30)和第二部件(40)被牢固地焊接在一起的焊接結構。
文檔編號B23K26/02GK101896307SQ200880120481
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權日2007年12月12日
發(fā)明者伊藤勝巳, 鈴木哲 申請人:豐田自動車株式會社