[发明专利]电池壳体以及电池壳体的安全阀的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备释放内部压力的安全阀的Li离子电池壳体以及Li离子电池壳体的安全阀的形成方法。

背景技术

作为移动电话、笔记本电脑等的电源，广泛使用锂离子充电电池(Li离子电池)。在构成该Li离子电池壳体(以下仅称为电池壳体)的板材中，包含其盖在内而较多使用金属，在专利文献1～3中公开有使用SUS等铁合金的电池壳体，在专利文献4～9中公开有使用铝合金的电池壳体。尤其是当使电池壳体的盖、主体等由对铝合金板(冷轧板)材料进行冲压成形而成的成形品构成时，从耐腐蚀性、轻型化以及加工性、成本方面来说都是有利的。

在作为Li离子电池的外装的电池壳体(以下仅称作壳体)中设有安全阀(防爆阀、防爆机构)，在过充电、流通过大的电流等异常时，即便其内部成为高温、高压时，该安全阀也能解放电池壳体的内压，防止爆炸。

该安全阀在电池壳体的壁(形成电池壳体的外表面的壁)的一部分预先设置作为槽状的薄壁部的槽口部，该槽口部在异常的压力上升的作用下断裂(破裂)，解放内压，从而实现功能。在上述那样的基于槽口部方式的安全阀中，也基于电池的设计，需要以使在内压达到0.3～2MPa左右时切断槽口部的方式使安全阀工作，解放内压。

为了满足该要件，需要将槽口部的壁厚设为10～60μm左右的薄壁。另外，为了作为安全阀而发挥功能，不仅需要将该槽口部设为能够切断，还需要在电池壳体的壁上将开口部开设得较大而释放内压。因此，在基于槽口部方式的安全阀中，需要在槽口部的周缘部(周围)也设置壁厚80～300μm左右的薄膜部(薄壁部)。

另一方面，电池壳体的壁的其他部分(剩余的大部分的壁)为了满足刚性、耐老化性等基本特性，需要壁厚为0.5～3mm左右的厚壁化。因此，为了制作电池壳体的安全阀，大致划分的话，需要两个困难的加工。其一是，高精度地形成壁厚是作为电池壳体的壁的原材料板的壁厚的1/10左右的薄膜部的加工。而且，另一个是，进而在该薄膜部上高精度地形成使残余厚度减薄至薄膜部的数分之一左右为止的槽口部的加工。

作为这些安全阀的加工方法，在专利文献1、2中公开了使形成有贯通孔的板材与其他板材贴合的方法，在专利文献3中公开了基于使用有模套与凸模的冷锻的方法，在专利文献4～10中公开了基于冲压成形加工或者切削加工的方法。

另外，在专利文献9、10等中，公开了将铝合金冷轧板作为材料而利用使对其进行的深冲加工、减薄拉深组合而成的多个工序的冲压成形来制造方形电池壳体。

更具体地说明上述现有的安全阀的加工方法的课题。例如，在图6中表示所述锻造加工方法。如该图所示，在形成电池壳体的外表面的所述厚壁的壁21的一部分通过锻造加工来制作部分的薄膜部24，在该薄膜部24之上进一步实施槽口加工而形成槽口部25，并将其设为安全阀20。根据该方式，安全阀20与电池壳体壁21成为一体构造，由于不需要后述部件的准备、将其安装于电池壳体的焊接等作业，因此具有能够降低电池壳体的制造成本的优点。

然而，在所述薄膜部24由冷锻来成形时，需要使薄膜部24的中央部的材料因发生塑性变形而朝向周缘部26移动的加工。但是，由于在该周缘部26的移动目标的厚壁部处也已经存在材料，因此成为将材料在面内压缩那样的、材料阻力较大的加工。在这样的加工中变得需要很大的成形力，因此作为加工的难度升高，无法使薄膜部24的壁厚在其延伸的整个区域范围内实现均匀化、恒定化等稳定化，从而导致壁厚变动(变化)。其结果是，作为安全阀20的工作压也受到壁厚变动影响而无法恒定化，存在不稳定这样的问题。

另外，作为安全阀的其他加工方法，如图7所示，在形成电池壳体的外表面的壁21的一部分接合壁厚较薄的板状部件27，设为薄膜部24并且在该薄膜部24(27)之上进而实施槽口加工而形成槽口部25，并将其设为安全阀20。在该方法中，由于能够预先在独立部分处制作薄膜部24(板状元件27)，因此使薄膜部24、槽口部25的尺寸均匀化，工作压也稳定。但是，需要作为薄膜部24而准备独立部件、或在电池壳体壁21上加工成形支座台28而设置薄膜部24(板状元件27)并在支座台28处进行接合这样的多余工序，存在制造成本升高的问题。

与此相对地，若将专利文献9或10等所记载的铝合金冷轧板材料的冲压成形不仅用于电池壳体还应用于安全阀的形成，则获得冲压成形情况下的成形精度、再现性或者效率化，能够解决上述各个问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-314959号公报

专利文献2：日本特开2002-83578号公报