專利名稱：電池和用于電池的超聲波焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池例如二次電池和一種用于電池的超聲波焊接方法，并且更特別地涉及一種用于非水電解質二次電池的技術。
背景技術：
近幾年來，非水電解質二次電池已經得到發(fā)展，它們能夠快速充電和大功率放電并且具有良好的循環(huán)性能。這種非水電解質二次電池因此適合作為車輛二次電池以安裝在混合動力車輛和電動車輛上并且用作電功率調整的儲能二次電池。如上所述的二次電池具有其中電極組和浸漬在電極組中的電解質溶液被容納在如編號為2009-26490的日本專利申請公布中所述的電池容器中的結構。在該結構中，電極組通過卷繞帶形正電極和帶形負電極且在其間插入隔板并且形成平面形狀的合成體而形成。此外，在電機組的前和后端部分處，充當正電極的集電器的金屬箔和充當負電極的集電器的金屬箔伸出來而又通過卷繞彼此重疊，因此形成如圖1中所示的集電片h、2b。 與外部端子電連通用于取出電流的引線5連接至集電片h、2b。弓丨線5通過在其中引線5與在發(fā)電元件的每個前和后端部處伸出的集電片2a、2b 的金屬箔處于重疊的狀態(tài)中超聲波焊接而連接至集電片h、2b。然而，如果引線5和集電片2a、2b的金屬箔直接地超聲波焊接至彼此，就存在薄的金屬箔破碎并且引線5連接在不正確的位置處的可能。要解決這一點，已經進行了下面的實踐集電片h、2b的金屬箔由夾形板^、4b夾緊，然后夾形板如、4b與引線5重疊，并且在其上從上和從下執(zhí)行超聲波焊接。在這種情形下，作為引線5，已經使用了一個板構件，它具有在其從連接至集電片2a、2b的部分向外部端子或與外部端子連通的零件部的區(qū)域中均勻的橫截面積。此外，作為引線5，使用了具有矩形橫截面的板構件從而便于超聲波焊接。需要降低電阻和外部端子之間的部分的電阻從而提高電池的快速充電性能和大功率放電性能。降低電阻需要增大引線5的橫截面積。如果引線5的橫截面積很難沿電極組的繞組軸線的方向即由于產品限制的寬度方向增大，橫截面積會沿與電極組的繞組軸線的方向正交的方向即厚度方向增大。然而，引線5的厚度的增大會增強其抵抗施加用于連接引線5至集電片h、2b的超聲波振動的剛度。因此，很難傳遞焊接所需的超聲波振動。因此，引線5和集電片加、2匕的金屬箔就沒有充分地結合，從而難以保證所需的結合強度。可替換的是，除了上述超聲波焊接之外，激光焊接已知為一種用于焊接集電片加、 2b的金屬箔和引線5的方法。激光焊接使用激光來結合集電片h、2b的金屬箔和引線5。 然而，存在隔板可能會由激光的熱在由激光結合的部分處損壞。為此，激光的輸出不能增大，并且因此，可能不能保證所需的結合強度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種電池和一種用于電池的超聲波焊接方法，該方法能夠通過應用超聲波焊接實現(xiàn)引線電阻的降低并且保證良好的結合強度。依照一個實施例的電池包括容器；容納在容器中并且包括正電極和負電極的電極組；多個從電極組的正電極和負電極中的任一個延伸并且彼此重疊的集電片；通過超聲波焊接結合至至少一個集電片的引線；設計成封閉容器的開口部分的蓋；設置在蓋上并且經由引線連接至至少一個集電片的外部端子。另外，引線具有在引線從超聲波焊接部分向至少一個集電片到外部端子的延伸的中間中的增大的橫截面積。另外，一種用于依照一個實施例的電池的超聲波焊接方法，包括下列步驟通過將從包括正電極和負電極的電極組的正電極和負電極中的任一個延伸的多個金屬箔重疊形成集電片；將引線放置在集電片的一個表面?zhèn)壬希撘€配置成連接集電片和外部端子，該引線具有在導線從超聲波焊接部分向集電片的金屬箔到外部端子的延伸的中間中的增大的橫截面積；將階臺置于集電片的另一個表面?zhèn)壬?；通過使用超聲波振動單元向引線、集電片的金屬箔和階臺施加載荷和超聲波振動來超聲波焊接引線和金屬箔。


圖1是正電極集電片附近的透視圖，顯示了傳統(tǒng)電池的配置。圖2是顯示依照第一實施例的電池的配置的透視圖。圖3是其中正電極引線連接至依照第一實施例的電池的正電極集電片的部分附近的透視圖。圖4是圍繞依照第一實施例的電池的引線前端部、蓋和外部端子的部分的剖視圖。圖5是顯示如何執(zhí)行引線和集電片的超聲波焊接的剖視圖。圖6是其中具有逐漸增大的橫截面積的正電極引線連接至依照第二實施例的電池的正電極集電片的部分的附近的透視圖。圖7是其中在具有變化的橫截面積的部分中具有曲面的正電極引線連接至依照第三實施例的電池的正電極集電片的部分的附近的透視圖。
具體實施例方式下文中，將參照附圖詳細描述電池和用于本發(fā)明的實施例的電池的超聲波焊接方法。(第一實施例)圖2是顯示依照本發(fā)明的第一實施例的電池的配置的透視圖。圖3是其中正電極引線連接至依照第一實施例的電池的正電極集電片的部分附近的透視圖。圖2中所示電池是使用非水電解質的電池，并且包括容器12、多個集電片2&、213(33，北)、引線^1至5(3(63 至6c)、蓋11和外部端子9 (10)。集電片2a、2b (3a, 3b)均從包括正電極和負電極的電極組 1的正電極或負電極延伸并且彼此重疊。引線如至5(3(6&至6c)均通過超聲波焊接結合到至少一個集電片h、2b(3a，3b)上。蓋11配置成封閉容器12的開口部分。外部端子9(10) 設置在蓋11上并且經由相應的引線如至5(3(6&至6c)連接至相應的集電片h、2b (3a，3b)。
每個引線fe至5c (6a至6c)均具有在其從超聲波焊接部分向相應的集電片2a、 2b (3a, 3b)到相應的外部端子9(10)的延伸的中間增大的橫截面積。容器12是由成型金屬板例如鋁或鋁合金形成的。電極組1通過螺旋地纏繞其間插入未示出的隔板的片形正電極和片形負電極，然后將合成體形成能夠容納在容器12中的平面形狀。正電極是通過向由鋁箔或鋁合金箔制成的集電器上施加正電極活性材料制造的。 未示出的非水電解質溶液容納在容器12中并且浸漬在電極中。正電極集電片2a、2b是通過部分地延伸正電極的集電器形成的。另一方面，負電極集電片3a、!3b是通過部分地延伸負電極的集電器形成的。正電極引線fe至5c和負電極引線6a至6c與各自的電極的集電片的金屬箔重疊，并且通過超聲波焊接分別連接在正電極連接部7和負電極連接部8處。為了防止在連接時集電片h、2b(3a，3b)的薄金屬箔破碎并且重疊的集電片2a、 2b (3a, 3b)移動，集電片h、2b(3a，3b)的金屬箔由夾形板^、4b夾緊并且與相應的引線fe 至5c (6a至6c)重疊，并且之后，在其上從上面和下面執(zhí)行超聲波焊接。圖4是圍繞依照第一實施例的電池的引線前端部50、蓋11和外部端子9的部分的剖視圖。引線fe的引線前端部50電連接至外部端子9。塑料13布置在引線前端部50和蓋11之間，并且塑料14布置在外部端子9和蓋11之間，這樣外部端子9和蓋11彼此電隔離。注意到圍繞引線前端部50、蓋11和外部端子10的部分也是以相同方式形成的。引線fe至5c電連接正電極集電片2a、2b和正電極外部端子9。引線6a至6c電連接負電極集電片3a、!3b和負電極外部端子10。每個引線均包括厚引線如(6幻、其中引線的橫截面積階梯式變化的階梯部分和薄引線5c (6c)。超聲波焊接至集電片2a、2b 的超聲波焊接部分(正電極連接部7和負電極連接部8)形成于薄引線5c(6c)中。因此，降低其中形成有超聲波焊接部分的引線5c(6c)的厚度便于焊接引線 5c (6c)和集電片h、2b(3a，3b)所需的超聲波振動的傳遞。另外，超聲波焊接部分附近的引線5c (6c)的厚度降低并且過渡至在其從超聲波焊接部分到外部端子9(10)的延伸的中間中具有增大的厚度的引線fe(6a)。這種配置可以使設計成從集電片h、2b(3a，3b)向外部端子9(10)傳遞電流的路徑中由橫截面積的減小導致的電阻的增大最小化。在這一點上，越靠近超聲波焊接部分中其中橫截面積增大的部分，就越大地抑制了電阻的增大。圖5是顯示如何執(zhí)行引線5和集電片h、2b的超聲波焊接的剖視圖。將使用圖5 描述用于電池的超聲波焊接方法。在此，將描述集電片加和引線5c的超聲波焊接。應當注意，集電片2b和引線5c的超聲波焊接可以與集電片加和引線5c的超聲波焊接以相同的方式執(zhí)行，且超聲波振動單元15移動和布置在集電片2b側。首先，形成集電片2a，其中多個金屬箔從包括正電極和負電極的電極組的正電極或負電極延伸并且彼此重疊。然后，集電片加的金屬箔由夾形板如夾緊。接下來，設計成連接集電片加和外部端子9的薄引線5c置于集電片加的一個表面?zhèn)壬?。另外，階臺16置于集電片加的另一個表面?zhèn)壬?。隨后，施加載荷，并且由超聲波振動單元15向引線5c、集電片加的金屬箔、夾形板如和階臺16施加超聲波振動。因此， 引線5c、夾形板4和集電片加的金屬箔被超聲波焊接。
如上所述應用超聲波焊接可以立即堆疊和焊接集電片加的薄金屬箔。另外，當需要施加大載荷時，大載荷可以被階臺16接收。此外，使用超聲波焊接消除了否則如在激光焊接的情況下將由熱導致的損壞。(第二實施例)圖6是其中具有逐漸增大的橫截面積的正電極引線5a、5c和5d連接至依照第二實施例的電池的正電極集電片h、2b的部分的附近的透視圖。在圖6中所示的第二實施例中，引線包括厚引線5a、薄引線5c和具有從引線5c向引線fe逐漸增大的橫截面積的錐形部分5d。與如上所述的依照第二實施例的電池一樣，因為橫截面積從引線5c向具有錐形部分5d的引線fe逐漸地增大，所以可以實現(xiàn)與依照第一實施例的電池相同的效果。(第三實施例)圖7是其中在具有變化的橫截面積的部分中具有曲面的正電極引線連接至依照第三實施例的電池的正電極集電片的部分的附近的透視圖。在圖7中所示的第三實施例中，引線包括厚引線5a、薄引線5c和具有從引線5c向引線fe逐漸增大的橫截面積的曲面部分5e。與如上所述的依照第三實施例的電池一樣，因為橫截面積從引線5c向具有錐形部分5e的引線fe逐漸地增大，所以可以實現(xiàn)與依照第一實施例的電池相同的效果。如上所述，依照第一至第三實施例的電池可以在具有小橫截面積的部分處執(zhí)行集電片和引線的超聲波焊接，并且因此便于所需超聲波振動向超聲波焊接部分的傳遞。此外， 因為引線的橫截面積在從超聲波焊接部分向外部端子的區(qū)域中增大，所以可以抑制電阻的增大。雖然到目前為止已經描述了本發(fā)明的一些實施例，但是這些實施例僅僅是示意性的，并且因此并非用來限制本發(fā)明的范圍。新穎的實施例可以使用各種其它形式實現(xiàn)，并且可以做出各種省略、替換和修改而不脫離本發(fā)明的主旨。這些實施例和它們的修改包括在本發(fā)明的范圍和主旨內，并且還包括在權利要求書及其等效物的范圍中所述的本發(fā)明的范圍中。
權利要求
1.一種電池，包括容器；容納在容器中并且包括正電極和負電極的電極組；多個從電極組的正電極和負電極中的任一個延伸并且彼此重疊的集電片；通過超聲波焊接結合至至少一個集電片的引線；設計成封閉容器的開口部分的蓋；設置在蓋上并且經由引線連接至至少一個集電片的外部端子，其中，引線具有在引線從超聲波焊接部分向至少一個集電片到外部端子的延伸的中間中的增大的橫截面積。
2.如權利要求1所述的電池，其特征在于，引線具有其中橫截面積在從超聲波焊接部分向外部端子的延伸的中間中的階梯式增大的階梯部分。
3.如權利要求1所述的電池，其特征在于，引線具有其中橫截面積在從超聲波焊接部分向外部端子的延伸的中間中的逐漸增大的錐形部分。
4.一種用于電池的超聲波焊接方法，包括下列步驟通過使從包括正電極和負電極的電極組的正電極和負電極中的任一個延伸的多個金屬箔重疊形成集電片；將引線放置在集電片的一個表面?zhèn)壬?，該引線配置成連接集電片和外部端子，該引線具有在導線從超聲波焊接部分向集電片的金屬箔到外部端子的延伸的中間中的增大的橫截面積；將階臺置于集電片的另一個表面?zhèn)壬?；以及通過使用超聲波振動單元向引線、集電片的金屬箔和階臺施加載荷和超聲波振動以超聲焊波接引線和金屬箔。
5.如權利要求4所述的用于電池的超聲波焊接方法，其特征在于，還包括通過使用夾形板夾緊集電片的金屬箔的步驟，其中，在超聲波焊接的步驟中，通過使用超聲波振動單元向引線、集電片的金屬箔、階臺和夾形板施加載荷和超聲波振動來超聲波焊接弓I線、夾形板和集電片的金屬箔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電池，它包括容器、包括正電極和負電極的電極組、多個從電極組的正電極和負電極中的任一個延伸并且彼此重疊的集電片；通過超聲波焊接結合至至少一個集電片引線、設計成封閉容器的開口部分的蓋和設置在蓋上并且經由引線連接至至少一個集電片的外部端子，其中引線具有在引線中從超聲波焊接部分向至少一個集電片到外部端子的延伸的中間增大的橫截面積。
文檔編號H01M2/26GK102412380SQ201110227438
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者富岡泰造, 池谷之宏, 相澤隆博 申請人:株式會社東芝