专利名称：电池壳和使用该电池壳的电池的制作方法
技术领域：
本发明，涉及锂蓄电池等的各种电池的作为外装壳体所使用的有底筒状的电池壳，尤其涉及在作成方形时、具有发挥优异的防止膨胀变形效果的结构的电池壳和使用该电池壳的电池。
背景技术：
近年来，随着电子技术的进步，使电子设备高功能化且小型轻量化和低消耗电力化成为可能。其结果，各种民用手提式设备被开发并实用化，它们的市场规模急速地扩大起来。作为它们的代表例，可举出凸轮编码器、笔记本型个人计算机、移动电话等。在这些设备中，继续提出了更进一步小型轻量化且工作时间长期化的要求，从这样的要求出发，作为这些设备的驱动用内藏电源，积极开发并更多地采用以长寿命且能量密度高的锂离子蓄电池为代表的锂蓄电池。
锂离子蓄电池，在现在实用化的电池系列中，作为电池的小型化的指标所使用的每单位体积的能量密度，当然具有比作为电池轻量化的指标所使用的每单位重量的能量密度高许多的长处。决定电池的能量密度虽然主要是构成发电构件的正极及负极的电池活性物质，但收容发电构件的电池壳的小型化和轻量化也成为重要的因素。这是由于电池壳的重量占电池的总重量的比例大的缘故，如果将电池壳的壳体的壁厚作成较薄，相应地能使电池壳轻量化，并且，与相同外形的电池壳相比，由于容积增大，故能收容更多的电池活性物质而提高电池整体中的体积能量密度，又，若用轻量的材料形成电池壳，就能减轻电池整体的重量并提高重量能量密度。
在上述那样的电池的动向中，尤其是将薄型的方形电池壳用作外装壳体的方形电池，适合于设备的薄型化，且由于空间效率高，故被重视。但是，将提高方形电池的体积能量密度而实现高容量化作为目的，在将壳体的壁厚设定成较薄的场合，电池壳的强度就不足，在作为电池的功能时产生不能确保所需的耐压强度的问题。尤其在将电池壳使用轻量的材料、例如用铝来形成的场合，不能确保上述所需的耐压强度的问题就更显著。
也就是说，在方形电池的电池壳中，与形状稳定的圆筒形电池壳相比，电池内压上升时的变形较大，长边侧板部朝着更稳定形状的圆筒形的方向，变形成鼓形膨胀的状态。因此，在使用上述那样的耐压强度不充分的方形电池壳的方形电池中，作为电池的功能时的电池壳的膨胀变形进一步增大，电池的内部电阻增大，有可能产生电解液的漏液或因漏液引起设备的损伤的各种不良情况。
因此，在以往，提出了将在电池内压上升时容易膨胀的壳体的长边侧板部的壁厚设定成比短边侧板部的壁厚大的方形电池壳(参照日本专利特开平6-52842号公报)、及将长边侧板部的壁厚设定成比转角部的壁厚大的方形电池壳(参照日本专利特开2000-182573号公报)的提案。可是，在这些方形电池壳中，由于在确保可有效地防止电池内压上升时的电池壳的变形的耐压强度的同时，而使壳壁上的表面积最大的壳体的长边侧板部的壁厚增大，牺牲了作为电池壳整体的薄壁化及轻量化，故能收容发电构件的容积就减小，不能实现体积能量密度和重量能量密度的提高。
另一方面，在以往，还提出了壳内面形成有相对底面垂直平行的多个线状凸部的电池壳(参照日本专利特开平9-219180号公报)、及将壳体的侧面部的壁厚作成比底部的壁厚薄且在壳内面形成与筒心平行的多条纵筋的电池壳(参照日本专利特公平7-99686号公报)的提案。在这些电池壳中，能使收容发电构件的容积一定程度地增大，并具有利用线状凸部或纵筋使电池壳与发电构件的接触面积增大、能实现降低作为电池的功能时的内部电阻的优点，但使用与壳体的筒心平行的多个线状凸部或纵筋时，不能防止电池内压上升时的电池壳的膨胀变形。
又，尤其在使用涡卷状的电极组的电池中，以提高电池容量为目的，在能将电极组插入于电池壳内的范围内，将电池壳作成尽可能大的外形，向壳内面几乎无间隙地插入。可是，在该场合，由于电极组与电池壳的壳内面的摩擦阻力增大，故存在不能将电极组向电池壳内顺利地插入的问题。而且，在进行将电极组插入后的电解液的注入时，采用真空注液装置促进电解液的圆滑的浸透，但由于在电池壳的壳内面与电极组之间几乎不存在间隙，故存在注液麻烦而花费很多时间的实际情况。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述以往的问题而作成的，其目的在于，提供具有能有效抑制电池内压上升时的膨胀变形的强度、且具有将电极组能顺利地插入的形状、能提高作为电池时的能量密度的电池壳及其使用该电池壳的电池。
为了达到上述目的，本发明的电池壳，其特征在于，收容由电极组和电解液构成的发电构件，具有构成电池的有底筒状的外形，在壳内面上，以壳体的壁厚的厚度方向的内面侧增厚的形态鼓出并线状延伸的多个凸条鼓出部，在筒心的两侧相对筒心方向分别倾斜并互相交叉，且呈格子状配置形成，所述各凸条鼓出部通过各交点而相互连接。
在该电池壳中，沿壳内面上的凸条鼓出部的直线部位，成为仅凸条鼓出部的鼓出高度部分的壁厚，对于未形成凸条鼓出部的壁厚，以凸条鼓出部的鼓出高度的3次方的强度增大，并由于各凸条鼓出部用交点相互进行连接，故由凸条鼓出部引起强度增大的方向成为2个方向以上。因此，即使是在将壳体的壁厚作成较薄而能确保足够的体积能量密度和重量能量密度的场合，在电池内压上升时，利用各凸条鼓出部恰当地发挥作为加强条的功能，对于任何方向的膨胀变形也能对其有效进行抑制。
上述发明中的凸条鼓出部，最好是，至少具有相对筒心在其两侧分别以同一角度倾斜的2种，该2种所述凸条鼓出部的各种都是平行状配置。由此，凸条鼓出部，由于相对筒心呈左右对称状配置，随着电池壳的内压上升而即将要膨胀变形的力，由于相对筒心形成了左右对称形状的凸条鼓出部的整体起到均等分散的作用，故能有效地增大为了抑制因各凸条鼓出部引起的膨胀变形的强度。
在上述结构中，最好是，2种凸条鼓出部，在筒心的两侧相对筒心方向都形成45度的角度倾斜。由此，由于电池壳在电池内压上升时，相对筒心沿45度的角度方向膨胀变形，故电池壳的凸条鼓出部，由于配置在相对膨胀变形的方向垂直方向上，故对于膨胀变形的强度能增大至最大限度。
在上述发明中，最好是，凸条鼓出部，相对筒心方向以0度～90度的角度范围倾斜着。由此，凸条鼓出部在不产生不良情况下能有效地抑制膨胀变形。也就是说，这是由于在倾斜角度为90度的凸条鼓出部时，会使电极组向电池壳内滑动地插入时的摩擦阻力增大，产生电极组不能容易地插入的不良情况，而在倾斜角度为0度即、相对筒心平行配置的凸条鼓出部时，对于随着电池内压的上升引起的膨胀变形的强度减弱的缘故。
在上述发明中，最好是，凸条鼓出部，具有圆弧状的纵剖面形状。由此，凸条鼓出部，由于边角部分完全不存在，故在电池的制造时，使电极组向壳内面进行滑动地向电池壳插入时，完全不可能对该电极组造成损伤。
在上述发明中，最好是，具有横剖面形状大致长方形的有底方筒状的外形，在该有底方筒状的至少长边侧板部的壳内面上形成有凸条鼓出部。由此，在方形的电池壳中，在电池内压上升时，长边侧板部最容易膨胀，而该长边侧板部由于由发挥恰当的加强条功能的多个凸条鼓出部来加强，提高了强度，故在受到电池内压的场合也能有效地抑制膨胀变形。也就是说，在方形电池壳的长边侧板部的壳内面上形成凸条鼓出部的场合，能最有效地发挥利用凸条鼓出部对膨胀变形进行抑制的效果。
能将上述结构的壳体的长边侧板部的壁厚设定成0.25mm以下。也就是说，长边侧板部，由于以格子状的配置来形成线状延伸的多个凸条鼓出部，故即使将壳体的壁厚作成较薄，也能有效地对任何方向的膨胀变形进行抑制。因此，为了能可靠地防止膨胀变形，可以将壳体的长边侧板部的壁厚设定成0.25mm以下的尽可能小的壁厚。
在上述结构中，最好是，将长边侧板部的壁厚t1、短边侧板部的壁厚t2和转角部的壁厚t3，满足t1＜t2＜t3的关系。也就是说，由于长边侧板部因格子状的凸条鼓出部的存在而能有效地抑制膨胀变形，故能将壁厚t1作成尽可能薄。短边侧板部，虽然长边侧板部在因电池内压的上升而向外方膨胀变形时向内方凹陷成折弯的状态，但具有比长边侧板部的壁厚t1大的壁厚t2的短边侧板部，具有抑制向内方的凹陷并起到阻止长边侧板部的膨胀变形的作用。转角部是向外方膨胀变形时的长边侧板部和向内方凹陷时的短边侧板部的各自的变形的支点，通过将该转角部的壁厚t3作成最大，能有效地抑制电池内压上升时的长边侧板部和短边侧板部的双方的变形。而且，转角部的壁厚t3，即使是只有在与收容于电池壳中的电极组之间产生的空隙部分那样的向内方鼓出的壁厚，也不会导致电极组的收容量的减少。由此，电池壳的形状是既能将收容发电构件的容积保持成较大，又能确保足够的耐压强度。
在上述发明中，最好是，凸条鼓出部，从壳内面的鼓出高度被设定在壳体的壁厚的1～50％的范围内。这是由于在1％以下时抑制膨胀变形的效果少，另一方面，在50％以上时，电池壳的容积减少而导致体积能量密度的降低，容易发生电池壳的制壳不良，且抑制膨胀变形的效果不及50％时那样的缘故。较好的鼓出高度是，设定成壳体的壁厚的5～20％的范围内的值，最好的鼓出高度是，设定成壳体的壁厚的5～10％的范围内的值。
在上述结构中，最好是，凸条鼓出部，其宽度被设定在从壳内面的鼓出高度的1～30倍的范围内。这是由于在1倍以下时不能形成具有可有效地抑制膨胀变形的鼓出高度的凸条鼓出部，另一方面，在30倍以上时使电池壳的内容积变小而导致体积能量密度的降低的缘故。较好的宽度是，设定成鼓出高度的5～20倍的范围内的值，最好的宽度是，设定成鼓出高度的10～15倍的范围内的值在上述结构中，最好是，互相平行状配置的凸条鼓出部的间隔，被设定在其宽度的2～20倍的范围内。这是由于在2倍以下时电池壳的内容积变小而导致体积能量密度的降低，另一方面，在20倍以上时抑制膨胀变形的效果不充分的缘故。较好的间隔是设定成宽度的5～15倍的范围内的值。
在上述发明中，最好是，从有底筒状的开口端至少至插入封口体的底部的位置的部位，成为未形成凸条鼓出部的平面部。由此，尤其在方形电池中，将封口体嵌装在方形电池壳的开口部内周缘部上，利用激光焊接将方形电池壳与封口体的嵌合部作成一体化，而在进行该激光焊接的场合，由于使电池壳中封口体嵌合的部位成为平面部，嵌入后的封口体与电池壳无间隙地密接，故能无妨碍地进行激光焊接。
上述发明的各电池壳，最好是，将铝或铝合金作为材料来形成。由此，由于用轻量的材料来形成电池壳，故能提高重量能量密度，并能利用具有优异的延伸性的材料容易加工凸条鼓出部。而且，该电池壳用铝或铝合金来形成，并由于形成凸条鼓出部来提高强度，故能有效地抑制电池内压上升时的膨胀变形。
本发明构成的电池结构是，使用本发明的任一种的电池壳，将发电构件收容在该电池壳的内部，且用封口体将开口部液密地封止。
采用该电池，在因任一种原因而电池内压上升时，凸条鼓出部恰当地发挥加强条的功能而能有效地防止膨胀变形。又，由于仅在凸条鼓出部的形成部位处的壳体的壁厚变厚，其它部分的壳的壁厚形成得较薄，故能确保充分的重量能量密度和体积能量密度。又，在将电极组收容在电池壳中时，由于电极组的外面相对凸条鼓出部以线接触进行滑动，故能大大降低插入电极组时的摩擦力，提高电极组的插入性，能将电极组圆滑且迅速地向电池壳内插入。又，电解液，能通过在电池壳的未形成凸条鼓出部的壳内面与电极组之间的间隙而浸入，并由于上述间隙在注液时起到作为气体逸出通路的功能，故能用短时间进行注液，大幅度提高注液性。
附图的简单说明
图1A是表示本发明一实施形态的电池壳的纵剖面形状的立体图，图1B是表示将该电池壳的壳内面的一部分放大后的立体图，图1C是用图1A的A-A线剖切后的立体图，图1D是为了与图1C比较而表示以往的电池壳的一部分的剖切立体图。
图2A是在同上的电池壳的壳内面上所形成的凸条鼓出部的说明图，图2B是表示该凸条鼓出部的剖面形状的剖视图。
图3是表示同上的电池壳实际膨胀变形后状态的模式图。
图4A是表示在作为同上的电池壳的膨胀变形量的测定装置所用的膨胀变形量测定装置中安装电池壳后状态的概略主视图，图4B是表示该电池壳的测定装置的概略主视图。
图5是表示同上的电池壳的开口部形状的俯视图。
图6是表示同上的测定结果的电池壳的内压与膨胀变形量的关系的特性图。
图7A～图7C都是表示本发明的其它实施形态的电池壳中所形成的剖面形状各自不同的凸条鼓出部的剖视图。
图8A～图8C都是表示形成本发明的其它实施形态的电池壳的壳内面后的配置形状各自不同的凸条鼓出部的图。
图9A～图9C是表示同上的电池壳的第1制造方法中按工序顺序的第1工序的概略横剖视图。
图10是表示同上的制造方法中的第2工序的概略横剖视图。
图11A是表示同上的第2工序中所用的冲头的立体图，图11B是图11A的B部的放大图。
图12A是表示使用同上的电池壳所构成的本发明的一实施形态的电池的剖切主视图，图12B是该电池的一部分的剖切侧视图。
图13A～图13B是表示上述实施形态的电池壳的第2制造方法中的制造工序按工序顺序的概略立体图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的最佳实施形态进行说明。图1A是表示本发明一实施形态的电池壳1的纵剖面形状的立体图，图1B是表示将该电池壳1的壳内面2的一部分放大后的立体图。该电池壳1，将铝作为材料，通过成形加工，如图1A所示，将横剖面形状形成为大致长方形的有底方筒状的外形。在该电池壳1的两侧(仅图示一方)的长边侧板部7的壳内面2上，以格子状的配置形成有多个凸条鼓出部3。凸条鼓出部3，如图1B清楚地表示，具有以壳体的壁厚的厚度方向的内面侧增厚的形态鼓出并延伸成线状的形状。
又，在本实施形态的方形的电池壳1中，仅在相对的一对长边侧板部7的壳内面2上形成有凸条鼓出部3，在短边侧板部8上并未形成。这是由于即使在短边侧板部8上设置凸条鼓出部3、也没有后述的效果那么大的缘故，当然，也可以在短边侧板部8上设置凸条鼓出部3。但是，即使在该短边侧板部8和长边侧板部7的任1个壳内面2上，从开口端至插入后述的封口体的底部的位置的部位，也都需要作成未形成凸条鼓出部3的平面部4。
图2A是表示在上述电池壳1的长边侧板部7的壳内面2上所形成的凸条鼓出部3的主视形状的图。在壳内面2上，在有底方筒状的筒心S的两侧上，以互相交叉的格子条纹形状、配置形成有相对筒心S方向都以45度的角度θ倾斜并分别呈平行的2种凸条鼓出部3。因此，分别平行的上述2种凸条鼓出部3，互相正交地交叉，并通过其各交点9互相连接着。
在使用该方形的电池壳1构成的电池中，在电池内压上升时最容易膨胀的长边侧板部7，由于能得到恰如加强条的功能的多个凸条鼓出部3的补强而提高强度，故能更有效地抑制因电池内压引起的膨胀变形。由此，在该方形的电池壳1中，将轻量的铝作为材料，通过将壳体的长边侧板部7的壁厚设定成比用于比较的图1D所示的以往的电池壳的壁厚S2小，如以下说明的那样，不仅确保足够的体积能量密度和重量能量密度，而且能更有效地对膨胀变形进行抑制。
也就是说，已知电池壳1的挠曲强度与壳体的壁厚的3次方成正比地提高，如用图1B的A-A线剖切后的立体图的图1C所示，沿壳体的长边侧板部7上的凸条鼓出部3的直线部分的壁厚S1，由于设定成与上述壁厚S2大致相同程度，故沿该凸条鼓出部3的部分，相对长边侧板部7上的不存在凸条鼓出部3的部位的壁厚，可相应地增大与凸条鼓出部3的鼓出高度的3次方的强度。而且，由于各凸条鼓出部3在交点9处相互连接着，故由凸条鼓出部3增大强度的方向成为2个方向以上，由此对任1方向的膨胀变形均能有效地进行抑制。与此相反，如果在不存在有交点9地配置形成各凸条鼓出部3的场合，虽然相对凸条鼓出部3垂直的方向上的抗折弯的强度增大，但在其以外的方向上的强度变得不足。
又，在筒心S的两侧上，以45度的角度向筒心S方向倾斜的2种凸条鼓出部3，各种分别以等间隔平行地形成，由于各凸条鼓出部3相对筒心S左右对称状配置，故电池内压对于长边侧板部7的整体，均等分散地起作用，长边侧板部7，利用各凸条鼓出部3使强度提高，能有效地抑制膨胀变形。
又，上述电池壳1的凸条鼓出部3，被设置成在筒心S的两侧上相对筒心S方向都以45度的倾斜角度θ倾斜的配置，互相正交地交叉着，由于利用该结构也能更有效地抑制膨胀变形，故对该点在以下进行说明。图3是表示方形电池壳1在实际膨胀变形后状态的模式图。也就是说，该图中图示了在电池壳1的内部施加20kg/cm2的压力使长边侧板部7膨胀变形后的状态，判明了电池壳1相对筒心S沿45度的角度方向膨胀变形。因此，上述电池壳1的凸条鼓出部3，由于配设在相对膨胀变形的方向为正交的方向上，故被配置成对于膨胀变形的强度增大至最大限度。
图4A～图4B表示作为电池壳1的膨胀变形量的测定装置所用的膨胀变形量测定装置，图4A是表示将电池壳1安装在膨胀变形量的测定装置后的状态，图4B是分别表示测定状态的概略主视图。该膨胀变形量测定装置，在安装台10上将电池壳1设置成立设状态，用密封衬垫11将该电池壳1的开口部气密地封止，并将压缩空气12通过该密封衬垫11逐渐地向电池壳1的内部送给，将规定的压力施加于电池壳1的内部。又，在该电池壳1的两侧的长边侧板部7的外面，分别抵接有测定计13的受压部15，就能用测定计13对长边侧板部7的膨胀变形量进行计测。
图6是表示利用图4A～图4B的膨胀变形量测定装置的测定结果的一例的电池壳1的内压与长边侧板部7的膨胀变形量的关系的特性图。C1～C3是形成各自不同形状的一实施形态的电池壳1的特性曲线，C4是为了比较而表示以往的电池壳的特性曲线，用于该测定的方形的电池壳，都具有长边侧板部的宽度为30mm、短边侧板部的宽度为5mm、高度为47mm、长边侧板部的壁厚为0.2mm、短边侧板部的壁厚为0.3mm、转角部的壁厚为0.5mm、底板部的壁厚为0.4mm的外形，是将JIS标准3003号的铝作为材料所形成的构件。在这些电池壳中都施加每秒0.1kg/cm2的空气压力，并用测定计13对长边侧板部7的膨胀变形量作了计测。
又，C1的特性曲线，是形成了宽度W为0.2mm、鼓出高度H为0.02mm、间隔K为2mm、相对筒心S的倾斜角度θ为45度的凸条鼓出部3的方形电池壳1的测定结果。C2的特性曲线，是形成了宽度W为0.1mm、鼓出高度H为0.01mm、间隔K为1mm、相对筒心S的倾斜角度θ为45度的凸条鼓出部3的方形电池壳1的测定结果。C3的特性曲线，是形成了宽度W为0.1mm、鼓出高度H为0.01mm、间隔K为2mm、相对筒心S的倾斜角度θ为45度的凸条鼓出部3的方形电池壳1的测定结果。
从该图6的测定结果可知，证明了在实施形态的各电池壳1中，利用轻量材料的铝将壳体的壁厚尽可能薄地作成0.2mm，能确保足够的重量能量密度和体积能量密度，并能将相对该电池内压的上升的长边侧板部7的膨胀变形量，抑制成与未形成凸条鼓出部3的以往的电池壳相比要低得多。换言之，实施形态的电池壳1，由于在长边侧板部7上形成格子状的凸条鼓出部3，能有效地防止膨胀变形，故能将长边侧板部7的壁厚尽可能薄地形成为0.25mm以下(在实施形态中为0.20mm)。
又，凸条鼓出部3，根据使用图4A～图4B的膨胀变形量测定装置的各种测定内容等所研究的结果，判明了只要将图2B所示的鼓出高度H、宽度W和间隔K设定成以下那样范围内的值，形成在电池壳1的壳内面2上，就能确保足够的能量密度，并且，对于电池内压的上升，能获得可有效地抑制膨胀变形的所需效果。
也就是说，凸条鼓出部3的鼓出高度H，最好是，设定在电池壳1的壁厚(在方形的电池壳1中是长边侧板部7的壁厚)D的1～50％的范围内。在1％以下时，抑制膨胀变形的效果小，在50％以上时，不仅导致电池壳1的容积减少且体积能量密度降低，电池壳1的制壳也变得困难。较好的是，鼓出高度H设定成壳体的壁厚D的5～20％的范围内的值，最好是，鼓出高度H设定成壳的壁厚D的5～10％的范围内的值。
又，凸条鼓出部3的宽度W，最好设定在上述鼓出高度H的1～30倍的范围内。在1倍以下时，不能形成具有有效抑制膨胀变形的鼓出高度H的凸条鼓出部3，在30倍以上时，电池壳1的内容积减小而导致体积能量密度的降低。较好的是，宽度W设定成鼓出高度H的5～20倍的范围内的值，最好是，宽度W设定成鼓出高度H的10～15倍的范围内的值。
又，凸条鼓出部3的间隔K，最好设定在上述宽度W的2～20倍的范围内。在2倍以下时，电池壳1的内容积减小而导致体积能量密度的降低，在20倍以上时，抑制膨胀变形的效果不充分。较好的是，间隔K设定成宽度W的5～15倍的范围内的值。
又，上述电池壳1，如图5所示，是设定成长边侧板部7的壁厚t1、短边侧板部8的壁厚t2、转角部5的壁厚t3依次增大的形状，由此，能获得以下的显著效果。
也就是说，长边侧板部7，由于存在格子状的凸条鼓出部3而能有效地抑制膨胀变形，故能使长边侧板部7的壁厚t1作成尽可能薄。短边侧板部8，虽然长边侧板部7在因电池内压的上升而向外方膨胀变形的场合凹陷成向内方折弯的状态，但具有比长边侧板部7的壁厚t1大的壁厚t2的短边侧板部8，可抑制向内方的凹陷，起到阻止长边侧板部7的膨胀变形的作用。转角部5，是向外方膨胀变形时的长边侧板部7和向内方凹陷时的短边侧板部8的各自变形的支点，由于将该转角部5的壁厚t3作成最大，故能有效地抑制电池内压上升时的长边侧板部7和短边侧板部8的双方的变形。而且，转角部5的壁厚t3，即使作成了与收容于电池壳1中的电极组之间产生的空隙量那样程度的向内方鼓出状的壁厚，也不会导致电极组的收容量的减少。由此，上述电池壳1的形状，能确保收容发电构件的大容积，并能确保足够的耐压强度。
图7A～图7C是表示本发明的其它实施形态的方形的电池壳1中的长边侧板部7上形成的剖面形状各自不同的凸条鼓出部3的剖视图。图7A所示的凸条鼓出部3具有矩形的剖面形状，图7B所示的凸条鼓出部3具有梯形的剖面形状，图7C所示的凸条鼓出部3具有三角形的剖面形状。即使是具有这样的剖面形状的凸条鼓出部3，只要鼓出高度H、宽度W和间隔K满足上述的条件，也与具有图1A的一实施形态的圆弧形的剖面形状的凸条鼓出部3同样，在作成电池时能确保足够的能量密度，并能获得可有效地抑制在电池内压上升时的长边侧板部7的膨胀变形的效果。但是，最好的是具有一实施形态的圆弧形的剖面形状的凸条鼓出部3，该凸条鼓出部3，由于不存在图7A～图7C所示的其它的凸条鼓出部3那样的边角部分，故在制造电池时将电极组滑动地插入于壳内面2中时，完全不可能对该电极组造成损伤。
图8A～图8C是表示形成本发明的其它实施形态的方形的电池壳1的长边侧板部7的壳内面2后的配置形状各自不同的凸条鼓出部3的图。图8A的电池壳1，在其长边侧板部7的壳内面2上，在筒心S的两侧上相对筒心S方向都以约70度的倾斜角度θ倾斜，且以网状的配置形成各自位于平行的2种凸条鼓出部3，各自平行的上述2种凸条鼓出部3互相以约140度的角度交叉，通过其各交点9而相互连接着。
图8B的电池壳1，在壳内面2上，在筒心S的两侧上相对筒心S方向都以20度的倾斜角度θ倾斜，且以网状的配置形成各自位于平行的2种凸条鼓出部3，各自平行的上述2种凸条鼓出部3互相以约40度的角度交叉，通过其各交点9而相互连接着。
图8C的电池壳1，在壳内面2上，在筒心S的两侧上相对筒心S方向都以60度的倾斜角度θ倾斜，且各自位于平行的2种凸条鼓出部3互相以约120度的角度交叉，通过其各交点9而相互连接着，并且，还形成有以各交点9交叉且相对筒心S向平行方向延伸的多个凸条鼓出部3。
图8A～图8C所示的各凸条鼓出部3，都在筒心S的两侧上，以平行状配置形成有分别相对筒心S方向以同一的倾斜角度θ倾斜的各自的2种，通过交点9相互连接地进行配置。由此，随着电池壳1的内压上升而想要使长边侧板部7膨胀变形的力，由于在相对筒心S形成左右对称形状的凸条鼓出部3的整体上具有均等分散的作用，故利用各凸条鼓出部3能有效地增大长边侧板部7的强度，且该强度增大的方向由于存在交点9而成为2个方向以上，即使对任1方向的膨胀变形也能有效地进行抑制。
又，从图8A～图8C的各凸条鼓出部3的形状可知，由于任1个凸条鼓出部3相对筒心S方向都以0度～90度的范围的倾斜角度θ进行倾斜，故能有效地抑制长边侧板部7的膨胀变形。也就是说，在倾斜角度θ为90度的凸条鼓出部上，使电极组在电池壳1内滑动地插入时的摩擦阻力增大，会产生不能容易地插入电极组的不良情况。另一方面，在倾斜角度θ为0度即、与筒心S平行配置的凸条鼓出部上，对于长边侧板部7的膨胀变形的强度减弱。但是，在对筒心S平行(倾斜角度为0度)的凸条鼓出部和与筒心S正交(倾斜角度为90度)的凸条鼓出部互相垂直地交叉而形成格子条纹形状的配置场合，凸条鼓出部相对筒心S成为左右对称的形状，且由于具有交点，故能获得与上述的效果大致同样的效果。
又，在上述实施形态中，对能容易加工凸条鼓出部3的具有优异的延伸性的、轻量的铝作为材料形成电池壳1的情况作了说明，但在将铝合金作为材料形成电池壳1时，也能获得同样的效果。该场合，作为铝合金，可使用JIS标准3000号～5000号，较好的是使用JIS标准3003号或3005号，更好的是使用JIS标准5000号。
又，本发明的电池壳1，如以上实施形态说明的那样，特别是在方形的电池壳1的壳内面2的长边侧板部7上，通过形成凸条鼓出部3，能获得具有可最有效地抑制膨胀变形的强度的显著效果，也能适用于圆筒形电池壳。也就是说，在圆筒形电池壳的壳内周面的整体上，如果形成上述实施形态所示的配置的凸条鼓出部，由于对膨胀变形的强度增大，故能利用轻量材料的铝或铝合金使壳体的壁厚形成得更薄，能进一步提高重量能量密度和体积能量密度。
接着，对能高生产率、高精度地制造具有上述凸条鼓出部3的方形的电池壳1的制造方法进行说明。首先，在第1制造方法中，在图9A～图9C的概略横剖面图所示的第1工序中，通过对作为电池壳材料的坯料14挤压成形，成形加工具有短径/长径之比小的大致椭圆形的横剖面状的中间杯体17，在图10的概略横剖面图所示的第2工序中，通过对该中间杯体17进行DI(Drawing和Ironing即、将拉深加工和变薄拉深加工的两方连续地一次进行)加工，制造具有图1A的凸条鼓出部3的电池壳1。
在图9A～图9C的第1工序中，如图9A所示，向固定于进行挤压成形的压力机的凹模架18上的凹模19的加工孔19a，供给作为电池壳材料的铝制的坯料14。接着，如图9B所示，将保持在冲头架20上的冲头21向凹模19侧接近地移动，冲入凹模19的加工孔19a中。由此，坯料14被冲头21挤压变形，延展成被挤入冲头21与加工孔19a的孔壁面的间隙中的状态，并沿冲头21的外周面往上延伸，按以上方法进行铸造。在冲头21仅移动规定的行程结束后，形成横剖面形状具有所需的大致椭圆形的中间杯体17。该中间杯体17，由于通过第1工序的挤压成形一次性加工成形，故稍微存在有歪斜变形的部位，而对于这一点，通过后述的第2工序中的DI加工能充分地修正，故没有任何问题。
接着，仅移动规定行程结束后的冲头21，如图9C所示，从凹模19离开而向原来的位置移动。这时，在成形加工后的中间杯体17附着于冲头21的状态下，在被冲头21从加工孔19a拉出后，利用卸料板22从冲头21上取出。
在上述第1工序中所形成的中间杯体17，在图10所示的第2工序中，利用拉深兼变薄拉深加工机，通过连续且1次性地进行1段的拉深加工和3段的变薄拉深加工的DI加工，形成一实施形态中所示的在壳内面2上具有凸条鼓出部3的方形的电池壳1。该拉深兼变薄拉深加工机，其结构具有中间制品搬送部23、凹模机构24和卸料板27等。凹模机构24，配设有拉深凹模24A和第1～第3的变薄拉深凹模24B～24D，这些凹模24A～24D，被串联地配置成与DI冲头28的轴心成为同心的状态。
图11A是上述DI冲头28的立体图，图11B是图11A的B部的放大图。DI冲头28，具有与一实施形态的方形的电池壳1的内周壁对应的横剖面形状呈大致长方形的方形板材状的外形，在从两长边侧面的下端至规定位置的部位，形成有与应形成于电池壳1的壳内面2上的凸条鼓出部3的形状对应的格子状的加工槽29。
回到图10，中间杯体17被中间制品搬送部23依次搬送到成形部位进行定位，利用由飞轮(未图示)驱动的DI冲头28的推动，被拉深凹模24A拉深成其形状成为沿DI冲头外形的形状。通过该拉深凹模24A结束后的杯体，相对中间杯体17使长径方向和短径方向的各尺寸稍微减小，变形成各筒体长度，成形为与所需的方形电池壳1的横剖面形状接近的大致椭圆形，但其壁厚等不变化。
接着，通过拉深凹模24A结束后的杯体，由于DI冲头28的推动前进，利用第1变薄拉深凹模24B进行第1段的变薄拉深加工，使侧周部延伸而使其壁厚变小，且利用加工硬化而提高硬度。通过该第1变薄拉深凹模24B结束后的杯体，由于DI冲头28的推动继续前进，使用具有比第1变薄拉深凹模24B更小的变薄拉深加工孔的第2变薄拉深凹模24C、再使用具有比第2变薄拉深凹模24C更小的变薄拉深加工孔的第3变薄拉深凹模24D，依次进行第2段和第3段的变薄拉深加工，将其周壁部依次地延伸，使壁厚变小并利用加工硬化而提高硬度。
在杯体通过第3变薄拉深凹模24D时，利用该第3变薄拉深凹模24D的最小的变薄拉深加工孔的加压力，使杯体的壳内面与DI冲头28的周面强力地压接。由此，该杯体的壳内面侧的材料一边进行塑性变形一边被挤入DI冲头28的加工槽29内，在杯体的壳内面上复制加工槽29，形成凸条鼓出部3。因此，当杯体通过第3变薄拉深凹模24D结束后，能制成所需形状的方形的电池壳1。该方形电池壳1，在利用卸料板27从拉深兼变薄拉深加工机卸下后，其侧上部(耳部)经过上述的各加工而成为稍有歪斜的形状，故将该耳部进行切断，成为图1A所示的方形电池壳1。
图12A～图12B表示使用图1A所示的方形电池壳1所构成的本发明的一结构的方形的锂蓄电池的一种即锂离子蓄电池，图12A是剖切主视图，图12B是一部分的剖切侧视图。该方形电池将封口体30嵌装在方形电池壳1的开口部内周缘部上，该方形电池壳1与封口体30的嵌合部31通过激光焊接而作成一体化，被液密且气密地封止。在进行上述激光焊接的场合，在嵌合有电池壳1的长边侧板部7上的封口体30的部位，由于成为了如图1A所示未形成凸条鼓出部3的平面部4，由于嵌入后的封口体30与电池壳1无间隙地密接，故能无障碍地进行激光焊接。作为封口体30主体的封口板32，其中央部形成向内方凹陷的形状，且形成有贯通孔33，在该贯通孔33上，一体地安装着垫圈34，该垫圈34是涂布有由凝固沥青与矿物油的混合物构成的封止剂的耐电解液性、且电气绝缘性的合成树脂制成。
在上述垫圈34中，固装着兼负极端子的镍或镀镍钢制的铆钉37。该铆钉37嵌入垫圈34的中央部，在将垫圈38与其下部嵌合的状态下，通过将前端部进行铆接加工而固定，对垫圈34进行液密且气密地密接。在兼负极端子的铆钉37与封口板32的长边侧的外缘之间设有大致椭圆形的排气孔39，该排气孔39，被压接在封口板32的内面上，被一体化的铝箔40闭塞，在构成防爆用安全阀的方形电池壳1中的发电构件的收容部中收容着电极组41。该电极组41，通过由微多孔性的聚乙烯薄膜构成的隔片42，将各1片的带状的正极板(未图示)和负极板(未图示)涡卷状地进行卷绕，用隔片42将最外周包住而使横剖面形状形成长圆形。在将该电极组41收容于电池壳1中时，由于电极组41的外面相对电池壳1的长边侧板部7的凸条鼓出部3以线接触进行滑动，故与以往的方形电池壳那样使电极组与壳内面以面接触进行滑动的情况相比，能进一步降低插入电极组41时的摩擦力，提高电极组41的插入性，能将电极组41圆滑且迅速地插入电池壳1内。这样收容于电池壳1内的电极组41的正极导线43，利用激光焊接与封口板32的内面连接，负极导线44，利用电阻焊接与垫圈38连接。
在封口板32上设有注液孔47，从该注液孔47注入规定量的有机电解液。这时的电解液，通过电池壳1的长边侧板部7上未形成凸条鼓出部3的壳内面2与电极组41之间的间隙即、邻接的各凸条鼓出部3之间的间隙而浸入，并由于上述间隙在注液时具有作为逸出气体的通路的功能，故与以往的电池壳的壳内面与电极组之间几乎不存在间隙的方形电池不同，注液性大幅度提高。在注入该电解液以后，嵌装盖板48而将注液孔47封止，将盖板48与封口板32进行激光焊接，完成方形电池。
这样结构的方形电池，在因任一原因而使电池内压上升时，由于凸条鼓出部3具有作为长边侧板部7的加强条的功能，大幅度提高长边侧板部7的强度，故能防止长边侧板部7的膨胀变形。又，长边侧板部7，仅在凸条鼓出部3的形成部位的厚度变大，即使壳体的壁厚形成较薄，并利用轻量材料的铝或铝合金形成电池壳1，也能有效地防止因凸条鼓出部3引起的膨胀变形，故能大幅度提高重量能量密度和体积能量密度。
又，对采用将电极组41卷绕成横剖面为长圆形的涡卷状结构的情况作了说明，该方形电池壳1，也能应用于如一般的方形电池那样、收容有通过隔片层叠多片的正极板和负极板所形成的电极组而构成方形电池的场合。
接着，参照图13A～图13B对上述电池壳1的第2制造方法进行说明。在该制造方法中，经过图9A～图9C所示的第1工序的挤压成形，形成具有短径/长径之比小的大致椭圆形的横剖面形状的中间杯体17，对于该中间杯体17，不是使用图10所示的第2工序中具有加工槽29的DI冲头28，而是改为通过使用未形成加工槽29的通常的DI冲头进行DI加工，如图13A所示，制成具有与图1A的实施形态所示的电池壳1相同的外形、在长边侧板部7的壳内面2上未形成凸条鼓出部3的方形的电池壳基体49。
并且，如图13A所示，将加工用芯子50嵌入上述电池壳基体49内。该加工用芯子50，是能嵌入上述电池壳基体49内的具有大致长方形的横剖面形状的方形板材形状，在其两侧的长边侧板部上形成有格子状的加工槽51。也就是说，加工用芯子50是具有与图11A所示的DI冲头28大致同样形状的构件。
并且，如图13B所示，在将加工用芯子50嵌入于内部的电池壳基体49两侧的长边侧板部的开口端的外面，以一对挤压辊子52施加压力的状态进行挤压。并且，电池壳基体49，如图13B中箭头所示，在从两侧施加压力的一对挤压辊子52间通过而拔长状地进行移动。这时，电池壳基体49的两长边侧板部，由于用挤压辊子52产生的加压力使其壳内面与加工用芯子50强力地进行压接，故壳内面的材料的一部分塑性变形而进入加压用芯子50的加工槽51内，将加工槽51复制在壳内面上，在壳内面3上形成与图1A所示的同样的凸条鼓出部3，作成一实施形态的方形的电池壳1。该电池壳1，例如，通过将压缩空气向壳内面与加工用芯子50之间进行送给的装置等，对加工用芯子50的外面边剥离边从加工用芯子50卸下。加工用芯子50，为了送给上述压缩空气而将未形成加工槽51的部位的厚度形成得较小。
产业上的可利用性如上所述，采用本发明的电池壳，尽管使壳体的壁厚形成得较薄，但由于形成在壳内面上的以交点相互连接的多个凸条鼓出部，具有作为加强条的功能，故不仅能确保足够的重量能量密度和体积能量密度，而且在能有效地抑制电池内压上升时的电池壳的膨胀变形的方面也是有用的。
又，在将电极组插入电池壳时，由于电极组的外面相对凸条鼓出部以线接触进行滑动，能大大降低施加在电极组上的摩擦力，故适合于将电极组圆滑且迅速地插入电池壳内，又，在注入电解液时，由于在电池壳的壳内面的未形成凸条鼓出部的平面部与电极组之间产生的间隙，具有作为使气体逸出的通路的功能，故适合于以短时间进行的注液。
权利要求
1.一种电池壳，其特征在于，具有收容由电极组(41)和电解液构成的发电构件而构成电池的有底筒状的外形，在壳体内面(2)上，壳体的壁厚的厚度方向的内面侧增厚地鼓出并线状延伸的多个凸条鼓出部(3)，在筒心(S)的两侧相对筒心方向分别倾斜并互相交叉，且形成呈格子状的配置，所述各凸条鼓出部(3)通过各交点(9)而相互连接。
2.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，凸条鼓出部(3)，至少具有相对筒心(S)在其两侧分别以同一角度倾斜的2种形态，该2种形态的所述凸条鼓出部(3)，各自都形成平行的配置。
3.如权利要求2所述的电池壳，其特征在于，2种形态的凸条鼓出部(3)，在筒心(S)的两侧相对筒心方向都倾斜成45°的角度。
4.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，凸条鼓出部(3)，相对筒心方向在0°～90°的角度范围倾斜。
5.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，凸条鼓出部(3)，具有圆弧状的纵剖面形状。
6.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，具有横剖面形状大致为长方形的有底方筒状的外形、且在该有底方筒状的至少长边侧板部(7)的壳内面(2)上形成有凸条鼓出部(3)。
7.如权利要求6所述的电池壳，其特征在于，长边侧板部(7)的壁厚设定成0.25mm以下。
8.如权利要求6所述的电池壳，其特征在于，大致长方形的横剖面上的长边侧板部(7)的壁厚t1、短边侧板部(8)的壁厚t2和转角部(5)的壁厚t3，满足t1＜t2＜t3的关系。
9.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，凸条鼓出部(3)，从壳内面(2)的鼓出高度(H)，被设定在电池壳的壁厚的1～50％的范围内。
10.如权利要求9所述的电池壳，其特征在于，凸条鼓出部(3)，其宽度(W)被设定在从壳内面(2)的鼓出高度(H)的1～30倍的范围内。
11.如权利要求10所述的电池壳，其特征在于，互相平行配置的凸条鼓出部(3)的间隔(K)，被设定在所述凸条鼓出部(3)的宽度(W)的2～20倍的范围内。
12.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，从有底筒状的开口端至少至插入封口体(30)的底部的位置的部位，成为未形成凸条鼓出部(3)的平面部(4)。
13.如权利要求1所述的电池壳，其特征在于，将铝或铝合金作为材料来形成。
14.一种电池，其特征在于，使用权利要求1所述的电池壳(1)，在该电池壳(1)的内部收容发电构件，且用封口体(30)将开口部液密地封止。
全文摘要
本发明的电池壳(1)，在收容由电极组(41)和电解液构成的发电构件的电池中，具有有底筒状的外形，在其壳内面(2)上，壳体的壁厚的厚度方向的内面侧增厚地鼓出并线状延伸的多个凸条鼓出部(3)，在筒心(S)的两侧相对筒心方向分别倾斜并互相交叉，且形成呈格子状的配置，所述各凸条鼓出部(3)通过各交点(9)相互连接而成形。
文档编号H01M2/02GK1568552SQ0282018
公开日2005年1月19日 申请日期2002年10月11日 优先权日2001年10月12日
发明者羽野正敏, 东和幸, 德本忠宽 申请人:松下电器产业株式会社