[发明专利]电池、其制造方法、制造焊接件的方法以及支座

说明书

技术领域

本发明涉及具有焊接到电极的金属片的结构的电池、包含焊接步骤的电池制造方法、制造焊接件的方法、以及支座。

背景技术

锂离子二次电池在最近几年已经被用作为一种包含在移动电话和便携式电子设备中能够充电和放电的电源。另外，例如使用固态非液化电解质而没有液体泄漏危险的电池是众所周知的。这种锂离子二次电池具有各种外在形状，并且通常用于笔记本类型或记事本类型的便携电子设备和移动电话的电池通常是扁平类型的。在这种扁平型的锂离子二次电池中，为了在二次电池主体与外部之间产生连续电流，分别把板状电极设置在正极/端和负极/端上。

正电极的端子通常由厚度大约为0.07-0.1毫米的薄铝或铝基合金通过切压等等方法所形成，为了满足连接到二次电池单元主体的部分中的结构限制，限制并减小整个二次电池的厚度，并且保证高的导电性，进一步与外部端子相连接的金属片(也称为抽头)通常被焊接到接头部分。作为该金属片，例如镍基合金这样具有低电阻、优良的机械强度和优良的耐久性材料被适当的使用以(根据材料的强度)保证与外部的电连接和机械连接。另外，例如该薄片的厚度通常被设置为0.1毫米或更多。

金属片和电极通常是通过电阻焊接或超声焊接方法来进行焊接的，并且非常需要保证焊接牢固性，从而在使用二次电极等等时，金属片不会被分离或者从电极上脱离。

但是，在电阻焊接的情况中，会出现上述电极与金属片之间焊接不良的问题。

电阻焊接困难的第一个原因是铝和镍的熔点之间存在差别。也就是说，正电极的端子由铝或铝基合金所形成，从而其熔点为660-700℃。另一方面，金属片由具有高机械强度和相对较高熔点的材料所形成，从而在镍基金属的情况下其熔点例如为1400-1455℃。因此，电极与金属片熔点之间的差别约达到800℃。另外，铝的沸点为2486℃，镍的沸点为2731℃，并且它们的沸点也差别很大。

电阻焊接困难的第二个原因是在铝片表面上形成氧化膜(氧化铝)。氧化铝的熔点高达2050℃，在铝片和镍片之间电阻焊接的情况中，需要在大约2050℃或更高的焊接部分的温度下来熔化该薄的氧化膜。在此，在铝表面上的铝氧化膜通常被称为氧化铝，并且其化学式为Al₂O₃。

因此，如果焊接条件被设置使得焊接温度可以到达镍基铝等等所制成的金属片的熔点或更高的温度，在用常规的电阻焊接方法焊接许多电极与金属片的情况下，该电极的铝或铝基合金在大面积上被完全熔化，使得该薄片厚度被穿洞超过正常/通常焊点的尺寸。相应地，熔化的金属被散开，在焊接部分的铝片到达熔点之后发生强烈的铝蒸汽和金属溅射等现象，这导致在该部分产生空洞并且焊接不良。

另外，当焊接温度被调节到例如镍基金属这样的金属片的熔点以下，以避免电极的整块板熔化，不会出现例如在电极中产生空洞或者熔化金属溅射这样的不良焊接。但是，由于在金属片表面上的镍基金属不熔化，因此不形成镍基金属与铝基金属的正常焊点，在焊接之后仅仅铝基金属焊接的痕迹遗留在截面上，并且出现不牢固焊接的不良焊接。结果，例如剥离测试表明该电极和金属片容易在比特定的伸拉实验应力低得多的力量下分离。

然后，需要设置电阻焊接的各种条件以产生焊接温度的一个分布，其中可以从在金属片与到外围部分的电极之间的接合表面形成正常的焊点。但是，这种条件设置不可避免地需要非常精确，因为例如镍基合金这样的金属片的金属与例如铝基合金这样的电极的金属的熔点之间差别太大。另外，电极端的接头随着焊接的持续而变质并且变形，从而非常难以在实际的大规模生产中保持上述最佳的精确焊接条件的设置，因此难以减小出现不良焊接的机率。

另外，如果正电极端条由类似于负电极端条的镍片所构成，则可以执行电阻焊接。但是，如果该镍片构成正电极端条，则该镍片可能在电池的内部发生电化学反应并且溶解，因此这是不可取的。

如上文所述，执行薄铝片与镍片的电阻焊接存在技术困难，特别地，正电极端与线路板的焊接通常是通过超声波焊接而执行的。