DE69938442T2

DE69938442T2 - Abgedichtete batterie und deren herstellung

Info

Publication number: DE69938442T2
Application number: DE69938442T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kadoma-shi YOSHIO; Seiichi Kadoma-shi MIZUTANI; Shinji Kadoma-shi TSURUTANI; Saburo Kadoma-shi NAKATSUKA; Mamoru Kadoma-shi IIDA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: JP4250779B2; EP0975030A1; DE69938442D1; JPH11204131A; WO1999035699A1; US6322922B1; EP0975030A4; EP0975030B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verschlossene Konstruktion für eine verschlossene Batterie, die eine Batteriegehäuseverstärkungsplatte verwendet, und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Technischer Hintergrund
Die in den letzten Jahren rapide zunehmende Verwendung von Stromquellen für tragbare und drahtlose AV-Ausrüstung, Personalcomputer, tragbare Kommunikationsvorrichtungen und andere Vorrichtungen treibt eine Forschung in eine Richtung der Herstellung von kleineren nicht-wässrigen Elektrolyt-Sekundärbatterien mit höherer Kapazität wie Hoch-Kapazitätsalkalispeicherbatterien und Lithiumionensekundärbatterien, die für die Verwendung als die Stromquellen für die obigen Vorrichtungen vielversprechend erscheinen.
4 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen verschlossenen Batterie. In 4 ist 1 ein Batteriegehäuse, das ebenso als Anschlussplatte fungiert, 2 ist eine Kunststoff-Isolierdichtung, 3 ist eine metallische Verstärkungsplatte, die eine Deformation, etwa ein Einbeulen oder Ausbuchten, des Batteriegehäuses verhindert, 4 ist eine Metallkappe, die ebenso als eine der Batterieanschlüsse fungiert, und 5 ist ein Verschlusselement, in dem ein Anti-Explosionsmechanismus eingebaut ist.
Der Batterieverschlussarbeitsablauf, der in der japanischen offengelegten ungeprüften Patentanmeldung (Kokai) 58-112259 offenbart ist, wird im folgenden beschrieben. Nachdem elektrizitätserzeugende Elemente 6 in dem Batteriegehäuse 1 angeordnet sind, wird die Verstärkungsplatte 3 an einer bestimmten Position von der Öffnung des Batteriegehäuses 1 aus platziert und dann dort unter Verwendung von Laserschweißen oder einem anderen Verfahren fixiert. Dann wird ein Zugstempel einer vorgegebenen Form verwendet, um den Umfang des Batteriegehäuses 1 graduell an einer Position näher an der Öffnung als an der fixierten Position der Verstärkungsplatte 3 zu ziehen und um eine umlaufende Ein buchtung 7 um den Umfang herum zu bilden. Die Einbuchtung 7 dient dazu, von unten die Kunststoff-Isolierdichtung 2 und das Dichtungselement 5 zu tragen. Nachdem die innere Oberfläche des Batteriegehäuses 1 von der oben erwähnten Einbuchtung 7 bis zu der Kante der Öffnung mit einem Dichtungsmaterial wie geblasenem Asphalt beschichtet ist, wird die Kunststoff-Isolierdichtung 2, die zuvor an der Innenseite mit geblasenem Asphalt beschichtet wurde, und das oben erwähnte Dichtungselement 5 auf der Einbuchtung 7 angeordnet und die Kante 1a des Batteriegehäuses wird von einem Crimpstempel kompressionsverformt und abgedichtet, wobei die oben erwähnte Einbuchtung 7 beibehalten wird.
Bei der oben erwähnten verschlossenen Batterie ist jedoch die Einbuchtung 7 in dem Batteriegehäuse unter Verwendung eines Zugprozesses vorgesehen, um eine Ablagefläche für die Kunststoff-Isolierdichtung 2 und das Dichtungselement 5 bereitzustellen, ebenso wie dazu, die Kompressionskraft abzuschwächen, die angewendet wird, wenn das Batteriegehäuse 1 gecrimpt wird. Dies reduziert die effektive Kapazität des Batteriegehäuses 1, was es schwierig macht, eine hohe elektrische Kapazität zu erreichen.
Es ist ebenso schwierig, die oben erwähnte Einbuchtung 7 mit einer Stabilität zu bilden, was bedeutet, dass die Oberfläche, auf der die Kunststoff-Isolierdichtung 2 und das Dichtungselement 5 aufliegen, nicht notwendigerweise zu allen Zeiten komplett flach ist, was Probleme wie eine Deformation der Verstärkungsplatte 3 oder ein Erzeugen einer ungleichmäßigen Form während des Crimpens verursacht. Dies macht es ebenfalls schwierig, Defekte zu vermeiden, die es dem eingeschlossenen Elektrolyt ermöglichen, herauszulecken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verschlossene Batterie bereitzustellen, bei der eine höhere Batteriekapazität erreicht werden kann, indem von einem Batteriegehäuse einer konstanten Größe jeder unnötige Raum entfernt wird, abgesehen von dem Raum zum Aufnehmen der elektrizitätserzeugenden Elemente, und die einen Anti-Explosions-Mechanismus und einen verschlossenen Aufbau aufweist, der höchst zuverlässig hinsichtlich einer Leckverhinderung bleibt.
Offenbarung der Erfindung
Eine verschlossene Batterie der vorliegenden Erfindung umfasst eine metallische Verstärkungsplatte, die an der Verwendungsstelle nahe der Öffnung auf der Innenseite des Batteriegehäuses geschweißt ist, und ein Dichtungselement umfasst, das durch Kombinieren einer Kunststoff-Isolierdichtung, eines Batterie-Anti-Explosionsmechanismus und ähnlichem erhalten wird und das auf der oben erwähnten metallischen Verstärkungsplatte angebracht ist.
Da diese Anordnung ein Bilden einer Einbuchtung in dem Batteriegehäuse unnötig macht, ist es möglich, eine Batterie bereitzustellen, bei der der verschwendete Raum innerhalb des Gehäuses eliminiert werden kann, bei der eine höhere Batteriekapazität erreicht werden kann, und bei der eine hohe Verlässlichkeit hinsichtlich einer Leck-Verhinderung beibehalten werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittansicht einer verschlossenen Batterie der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittansicht der gleichen Batterie in dem Zustand, bevor die obere Kante des Batteriegehäuses gecrimpt wird;
3 ist eine Querschnittansicht der gleichen Batterie in dem Zustand nach einem Crimpen; und
4 ist eine Querschnittansicht einer herkömmlichen verschlossenen Batterie.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Bei der in 1 gezeigten verschlossenen Batterie ist eine metallische Verstärkungsplatte 3 zum Verhindern einer Deformation eines Batteriegehäuses 1 an einer spezifizierten Position in der Nähe der Öffnung an die Innenseite des Batteriegehäuses 1 geschweißt, das an seiner Oberseite offen ist. Eine Kunststoff-Isolierdichtung 2 und ein Dichtungselement 5 sind nacheinander auf dieser metallischen Verstärkungsplatte 3 befestigt.
Nachdem elektrizitätserzeugende Elemente 6, die aus einer Elektrodenplattenanordnung und einem Elektrolyt bestehen, innerhalb des Batteriegehäuses 1 angeordnet sind, das an seiner Oberseite offen ist, wird die metallische Verstärkungsplatte 3, deren obere Oberfläche nahezu perfekt eben ist, an einer spezifizierten Position in der Nähe der Öffnung des Batteriegehäuses 1 lasergeschweißt, um eine Deformation des Batteriegehäuses 1 zu verhindern. Das Dichtungselement 5 wird durch die Kunststoff-Isolierdichtung 2 auf die metallische Verstärkungsplatte 3 gesetzt und die obere Kante 1a der Öffnung des Batteriegehäuses 1 wird verschlossen, indem sie unter Verwendung eines Crimpwerkzeuges kompressionsumgeformt wird. In dem Dichtungselement 5 ist ein Strom-Abschaltmechanismus und ein Anti-Explosions-Mechanismus enthalten, die dazu ausgelegt sind, mit Anstiegen des Drucks innerhalb der Batterie umzugehen. Wie in 2 gezeigt, wird der Boden des Batteriegehäuses 1 von einem Träger 8 getragen, an dem eine Feder 12 eine elastische Kraft anbringt, die geringer ist als die Kompressionsbeulsteifigkeit des Batteriegehäuses 1, und ein Gehäusehaltwerkzeug 10, das mit einem Gehäusehaltvorsprung 10a versehen ist, und das in linke und rechte Hälften aufgeteilt ist, wird in die Richtung P der Durchmesserreduktion bewegt, um die Außenfläche des oben erwähnten Batteriegehäuses 1 zu halten. Zu diesem Zeitpunkt wird der oben erwähnte Gehäusehaltvorsprung 10a leicht unterhalb (0,2 mm bis 3 mm) der Position positioniert, an der die metallische Verstärkungsplatte 3 an das Innere des Batteriegehäuses 1 geschweißt ist, wodurch die Seite des Batteriegehäuses 1 dazu veranlasst wird, in einem geringen Ausmaß von weniger als der Dicke der Gehäusewandung leicht deformiert zu werden, wobei eine geringe Deformationseinbuchtung 11 um das Äußere des Batteriegehäuses 1 herum erzeugt wird.
Bei dem von dem Gehäusehaltwerkzeug 10 wie oben beschriebenen gehaltenen Batteriegehäuse 1 wird ein Crimpwerkzeug 9 einer spezifizierten Form in Richtung der abwärtigen Richtung Q abgesenkt, um die Oberkante 1a der Öffnung des oben erwähnten Batteriegehäuses 1 kompressionsumzuformen, wie es in 3 gezeigt ist. Mit anderen Worten wird das Batteriegehäuse, wie in 3 gezeigt, kompressionsumgeformt, wenn eine Kompressionskraft durch das Crimpwerkzeug 9 aufgebracht wird, so dass das Batteriegehäuse sich in eine Richtung einer Position bewegt und an dieser Position anhält, bei der die Kompressionskraft von dem Crimpwerkzeug 9 an einem Gleichgewichtspunkt durch den oben erwähnten Gehäusehaltvorsprung 10a aufgenommen wird, d. h. in der Nähe der Unterseite der oben erwähnten metallischen Verstärkungsplatte 3, und die offene Oberkante 1a des Batteriegehäuses 1 wird inwärts gebogen, während die metallische Verstärkungsplatte 3 über das Batteriegehäuse 1 von dem Gehäusehaltvorsprung 10a getragen wird.
Eine stabile Kompressionsumformung kann daher durch das Crimpwerkzeug bewirkt werden, ohne dass das Batteriegehäuse durch den Druck während des Kompressionsumformens verbogen wird. Dies eliminiert die herkömmliche Notwendigkeit des Bildens einer Einbuchtung 7 (4) in dem Batteriegehäuse 1, um das Dichtungselement 5 zu halten, eliminiert die Verschwendung von Raum innerhalb des Batteriegehäuses 1 und erlaubt ein Kompressionsumformen unter Verwendung der Oberseite der im wesentlichen perfekt ebenen metallischen Verstärkungsplatte 3 anstelle eines Basisträgers, was nicht nur für die stabile Bildung der Spitze des Batteriegehäuses 1 sorgt, sondern auch eine Deformation des Dichtungselements 5 verhindert.
Diese Anordnung ist insbesondere wirksam, wenn sie für Batteriegehäuse verwendet wird, die einen ovalen Querschnitt besitzen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, umfasst eine metallische Verstärkungsplatte, die nahe zu der Öffnung an der Innenfläche eines Batteriegehäuses geschweißt ist, um eine Deformation des Gehäuses zu verhindern, und eine Kunststoff-Isolierdichtung und ein Dichtungselement, die nacheinander auf dieser metallischen Verstärkungsplatte montiert sind, und ist daher wirksam als ein Mittel zum Eliminieren der Verschwendung von Raum innerhalb des Gehäuses, um eine Batterie mit hoher Kapazität zu erreichen.
Da das Batteriegehäuse in einer stabilen Weise kompressionsumgeformt werden kann, ist es darüber hinaus möglich, einen verbesserten Anti-Explosions-Mechanismus für die Batterie zu konstruieren und eine höhere Verlässlichkeit hinsichtlich einer Leck-Verhinderung zu erreichen.

Claims

Eine verschlossene Batterie, die ein Dichtungselement (5), eine Kunststoff-Isolierdichtung (2) und eine metallische Verstärkungsplatte (3) auf der Oberseite eines Batteriegehäuses (1) zum Unterbringen von elektrizitätserzeugenden Elementen (6) umfasst, wobei die metallische Verstärkungsplatte (3) an der Verwendungsstelle nahe der Öffnung auf der Innenseite des Batteriegehäuses (1) geschweißt ist, und die Kunststoff-Isolierdichtung (2) und das Dichtungselement (5) nacheinander auf der Oberseite der metallischen Verstärkungsplatte (3) befestigt sind.
Die verschlossene Batterie nach Anspruch 1, wobei ein Anti-Explosions-Ventil oder ein Strom-Abschaltmechanismus in dem Dichtungselement (5) eingebaut ist.
Die verschlossene Batterie nach Anspruch 1, wobei die obere Kante (1a) des Batteriegehäuses (1) nach innen gefalzt ist.
Die verschlossene Batterie nach Anspruch 1, wobei die verschlossene Batterie einen ovalförmigen Querschnitt aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer verschlossenen Batterie, die folgenden Schritte umfassend: Unterbringen von elektrizitätserzeugenden Elementen (6) in einem Batteriegehäuse (1); Schweißen einer metallischen Verstärkungsplatte (3) an der Verwendungsstelle nahe der Öffnung auf der Innenseite des Batteriegehäuses (1); nacheinander erfolgendes Befestigen einer Kunststoff-Isolierdichtung (2) und eines Dichtungselements (5) auf der Oberseite der metallischen Verstärkungsplatte (3); Halten des Batteriegehäuses (1) durch das Bewegen eines Gehäuse-Haltewerkzeugs (10), das in rechte und linke Hälften geteilt ist und mit einem Gehäuse-Haltevorsprung (10a) in der Richtung einer Durchmesserreduzierung gebildet ist, so dass der Gehäuse-Haltevorsprung (10a) etwas unterhalb der metallischen Verstärkungsplatte (3) angeordnet ist; und Abwärtsbewegen eines Falzwerkzeugs (9), wodurch die offene obere Kante (1a) des Batteriegehäuses (1) durch Druckumformen bearbeitet wird, um nach innen gebogen zu werden.