[发明专利]方形电池外壳及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子充电电池等各种方形电池壳的方形电池外壳，以及涉及一种利用DI(drawing与ironing，即：连续同时进行拉深与减薄拉深加工)方法制作方形电池外壳的制造方法。

背景技术

近来来，随着电子技术的进步，实现了电子机器高性能化的同时，也实现了小型化、轻量化及低电力消耗。其结果，开发出了各种民用轻便机器，并被实用化。其市场规模也正急剧扩大。作为代表的有凸轮编码器、笔记本电脑、移动电话等。这些机器仍被要求更小型轻量化及具有更长的工作时间。呼应这些要求，人们不断开发并使用以使用寿命长、且能量密度高的锂离子充电池代表的锂充电电池，作为这些机器的动力用内置电池。

锂离子充电电池在目前使用的电池中具有下述优势，即：不光作为电池小型化指标的单位体积能量密度高，且作为电池轻量化指标的单位重量能量密度也大。决定电池能量密度的主要原因是构成发电原料的正极与负极的电池活性物质，但构成发电要素的电池壳的小型化及轻量化也是重要因素之一。也就是说，如果电池壳体越薄，便可容纳更多的电池活性物质，提高电池整体的体积能量密度。如果用轻材料制作电池壳，使可减轻电池整体重量，提高重量能量密度。

在上述电池动态中，特别是，外部壳体使用薄方形电池外壳的方形电池由于适用于薄型机器且空间效果高，所以受到重视。以前，作为方形电池外壳的制造方法有：通过利用连续自动压力机进行10～13次深度拉深及冲压加工工序，制作横截面为近长方形的方形电池。主要采用所谓的连续自动拉深制作方法。

但是，在利用连续自动拉深制作方法制造方形电池外壳的方法中，由于要反复进行10多次的深度拉深及冲压加工工序，所以生产效率不高，例如，其生产效率为20个/分钟左右。并且，利用自动连续拉深制作方法，在提高体积能量密度与谋求高容量化的目的下使电池壳坯料变薄时，由于反复进行深度拉深使其变薄，所以由此得到的方形电池外壳存在的问题是：强度不够，无法确保电池发挥性能所需耐压强度。特别是方形电池外壳的情况下，作为电池使用时，与电池内压上升时形状稳定的圆筒型电池壳相比，体积大，且变形为类似形状稳定的圆筒状电池的鼓状，从而，有可能发生电解液泄漏和损伤机器。

作为圆筒形电池壳体的制造方法，在谋求薄型化、提高体积能量密度的同时，采用可高效制作能确保所需耐压强度的电池壳的DI制作方法(参照特公平7-99686号公报)。DI制作方法系对通过压床进行深度拉深而制成的杯状半成品连续进行拉深加工及冲压加工。与连续自动拉深制作方法相比，其长处是，通过减少工序数提高了生产效率，通过减小壳侧四周壁的厚度使电池壳变轻，且随着容量的提高也提高了电池的能量密度，降低了应力腐蚀，所以被广泛地用于制造圆筒型电池的电池壳。

因此，可考虑利用上述DI制作方法制作方形电池外壳。但是，在利用DI制作方法制作圆筒形电池壳时，类似将横截面形状为圆形杯状半成品制成横截面形状为圆形的电池壳，所以，在DI制作方法中的减薄拉深工序中，将均匀地减小四周壁的厚度，所以在加工时，材料速度匀速且可顺利变形。与此相对，如果利用DI加工制作方形电池外壳，与将横截面形状为圆形的杯状半成品制成横截面形态为近长方形的电池壳不同。所以会产生下述问题，如：加工时材料流速不匀速，且无法进行稳定加工，特别是面积小的短边侧板部易发生裂纹及折断，以及有些部位会变形等。

因此，以前无法利用DI方法制作方形电池外壳，方形电池外壳主要通过连续自动拉深法及铝材料的冲压成形来制作。但这两种方法生产效率均非常低，并且为确保能切实防止电池内压上升时的变形所需强度，必须采取被迫舍弃薄、轻型化的形状，所以无法提高体积能量密度以及重量能量密度。

另外，还有方形电池外壳的其他制造方法的提案(特开平6-333541号公报)，即：分别对方筒与底板进行成形加工，通过激光焊接将底板焊接在方筒底部。但是，利用这种制造方法，与连续自动拉深方法等相比，工序数无法减少，并且由于要进行方筒与底板的正确定位工序以及激光焊接工序等繁琐的作业，所以无法谋求提高生产效率。另外，利用此种制造方法制成的方形电池外壳，无法在通过薄型化及轻量化实现高能量密度的同时，得到电池内压上升时不变形的耐压强度。

因此，本发明正是针对上述目前存在的课题而作，本发明的目的是：提供一种可同时实现高能量密度与所需耐压强度的方形电池外壳以及利用DI方法制作方形电池外壳的制造方法。

发明的揭示