SONY锂离子电池Pack设计技术4

１１.超声波熔着（２）接缝设计图1表现的是没有设计超声波熔着用的接缝的平面上,给予它超声波振动时的状态。在这样的平面之间进行熔着的话,树脂熔出的位置会不均一,也无法得到均一并且安定的熔着强度。同时,表中也可以看出,熔着部的发热温度上升迟钝很花时间,不仅仅是效率差,还会导致树脂的劣化。图2表现的是设计了超声波用的接缝的平面上给与超声波振动时的状态。树脂的熔出位置时常是三角形的顶点,是一定化的,能做到均一的熔接状态,另外,图中也能知道这样是可以获得安定的熔着强度的。熔着部急剧发热,在短时间内可以熔着,所以很难引起树脂的劣化。

把像这样的超声波熔着用的三角形的加强筋叫做「能量控制器」（ED）,超声波振动集中在这个部分进行伸缩运动,使树脂到达熔融温度为止在极其短的时间内发热,

使比较效果比较好的熔着变为可能。

图１图２能量控制器1１１.超声波熔着（３）电池Pack接缝设计电池Pack的接合部厚度在１ｍｍ以下的薄肉的情况较多。像这样的薄肉的熔着有容易出现毛刺,难以定位这样的缺点,所以用阶梯接缝。这个形状在忌讳毛刺露出的那侧作出壁,在预防露出的同时也作为定位来活用。

尺寸的话,段差（阶梯）高度W/2、宽度W/2～W/3程度为一般情况。阶梯接缝的情况,熔着部的宽度用“d”尺寸表示,所以ED的尺寸由“d”的大小来设定。“b”比“a”尺寸大0.2～0.3mm程度,熔着后的“f”尺寸间隙有0.05～0.1mm程度,有预防向外侧露出毛刺的机能。

尺寸“c”是嵌合部的间隙,

越是小的它的熔着状态就安定,成形品的完成尺寸出现波动嵌合变硬的话,阶梯部的壁之间会相磨,所以需要有多余的Power。一般情况该间隙0.05mm程度是适当的。

实际的电池Pack接缝设计例2１２.抵抗熔接（１）被熔接物（Tab）被熔接物（Cell电极）电流加压力加压力无效分流由于有电流流过,此部分的接触抵抗会发热,材料熔融然后结合。熔接电极棒电流何为抵抗熔接把要熔接的复数个的金属重叠,由电极加上一个指定的加压力的话同时,熔接电流会在极短时间内流到被熔接材料里,

由于被熔接金属间的接触抵抗的发热产生的热把被熔接材料熔融结合的方法抵抗熔接的种类抵抗熔接的通电方式有直接、间接、系列通电的方式。电池的熔接主要采用连续的点熔接。另外,被熔接物侧由于设置了集中电流的突起物（Projection）这样的方式叫做Projection熔接。Projection熔接,电极的顶端即使是平坦的,也能通过集中电流发热。系列熔接如图中所示那样配置电极的熔接叫系列熔接。该方式通一次电可以熔接2点,另外,与间接熔接同样,电极可以从单侧接近,

有这样的好处。系列熔接中,

电极和金属导线接触面2个地方、金属导线和盖子接触面的2个地方是主要的放热处。该熔接中对直接熔接没有帮助的无效分流和电极间距离的检讨是重要的。为压制无效分流,在tab电极间设Slit是较有效的。Tabslit实例直接熔接间接熔接系列熔接带Projection3１２.抵抗熔接（２）Peltier効果：异种金属间流过直流电流的话,＋极和－极会发生温度差的现象

ＰＴPack系的熔接Power工具用电池Pack与情报机器、ＡＶ机器的Pack相比,对待比较粗暴,而且使用时会涉及特殊的振动、冲击。所以对Cell－Tab的熔接强度要特别注意。以前,ＰＴ系电池Pack的Tab,采用0.3ｍｍ的Ｖ－Ｎｉ

Tab,但是近年开始采用0.15ｍｍ的铜合金Tab。这样的话,

板压薄的话材料的刚性就下降,冲击时对熔接点的应力会有由于材料自身的变形而降低的效果。另外,Ｃｕ合金与Ｖ－Ｎｉ相比导电率高,板压即使减半也能流过同等的大电流。把Ｃｕ合金在Cell上进行系列熔接的情况,以前都是采用使用变压器熔接电源的方式,有熔接强度波动大、不安定的缺点。另外,由于Peltier効果,会有熔接点的熔法左右不均等的缺点。为了改善这些,在ＰＴ系的Ｃｕ合金熔接中,采用短时间可能通过大电流的晶体管熔接电源,而且为了减小Peltier効果,也引用了转极方式,实现了熔接强度的安定化。

Peltier効果左右熔接痕不均等Cu合金熔接（冲击试验后的状态）①②转极方式均等的熔化4熔接拉伸强度的评价使用强度拉伸试验机进行熔接强度的确认。试验做到Tab完全剥下为止,记录拉伸强度的「最大值」。拉伸强度确认频度

频度：1天5次以上抽取数：抽取３个以上,确认正极・负极各各的强度。

Cell组的抽取各处由于实行推移管理,所以按照各机种来统一。判定基准（筒Cell、t０．１５Tab的情况）

１）熔接强度

４点熔接：５０N以上２点熔接：３０N以上

２）剥下时的Tab开孔大小与熔接痕同等面积３）Tab开孔数

４点熔接：有３点以上的Tab开孔（ＰＴ

Pack系：有４点的Tab开孔）２点熔接：有２点的Tab开孔

CellTab剥离方向捏具９０度剥离试验法１２．抵抗熔接（３）引張強度試験器5１２．抵抗熔接（４）熔接痕（nugget）的评价在最佳熔接条件的设定中,确认熔化量的情况按照以下来实施。Tab或是Cell电极部是新规材质的情况下按照以下,根据熔接来对熔化量评价。熔接痕（nugget）的确认方法在决定最佳熔接条件时,取最佳熔接条件和最大条件时的熔接部的断面,调查nugget的熔化深度熔接痕的判定有0.1mm～0.15mm的熔化,而且到Cell缸底为止有0.1mm以上的板厚的熔化没有达到缸底连续熔接确认在最大熔接条件下连续熔接３０

Short,全熔接痕无漏液,而且任意抽取3个以上的样品满足判定条件最佳熔接条件下的nugget熔化深度②最佳熔接条件下的nugget熔化深度①0.3ｍｍ0.１ｍｍ程度熔化最大熔接条件下的nugget熔化深度②0.3ｍｍ0.１５ｍｍ程度熔化最大熔接条件下的nugget熔化深度①Cell缸底Tab6

参考：PolymerPack的Lead接续抵抗熔接接合（开孔）（冲压）铆接接合新技术PolymerPack的抵抗熔接接合PolymerPack的正负极Lead和Tab的结合是通过抵抗熔接接续的。与缸熔接的不同点是,Lead的肉厚较薄（70μ）,正极Lead的材质是铝。（负极Lead是镍）在铝Lead－镍Tab的熔接中,由于铝的Lead柔软的缘故,容易发生开孔、火花、粘到电极上等问题,所以需要充分的管理。铆接接合用四角锥将顶端弄尖的针贯通２枚重叠在一起的被接合物,开孔后,根据冲压,会出现如照片所示的花瓣形状实行铆接的技术。针对抵抗熔接的品质判断只能靠做破坏试验来讲,这个铆接接合的品质判断可以根据铆接部的形状确认以及厚度管理,而成为可能。07年10月开始采用。7１３．机器本体设计时的注意事项

不要直接在Cell上焊接。

尽可能在机器本体・充电器的发热部离开点的位置组入。

用金属制的项链,夹子等等各端子难短路的构造、端子形状。

与专用充电器,机器本体接续的情况下,

无法逆接续・误接续的构造、端子形状。

无法容易的与其他充电器,本体接续的构造、端子形状。

最终用户无法容易的转用成其他电源的构造、端子形状。

机器本体的端子的材质,使用镍、镀镍的铜、耐腐食的材质。

另外,有大电流流过等有接触抵抗问题的情况下,通过增加端子数等来处理。

为不让电池由于机器本体的落下振动而偏离,

电池Pack部的Lock构造要注意,另外,要是充分防止冲击的构造。

机器本体和电池Pack,即使是各各的公差的MAX値、MIN値组合也不会发生『装不进』『空当太大』等不良。

使用角型Cell、