CN103904286A

CN103904286A - 密闭型电池

Info

Publication number: CN103904286A
Application number: CN201310717157.1A
Authority: CN
Inventors: 大野友宽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103904286B; US20140178746A1; US9812690B2; JP2014127277A; JP5682617B2

Abstract

本发明涉及一种密闭型电池（10），包括发电元件（20）、盖部件（32）、外部端子部件（40）、集电端子部件（45）以及使盖部件（32）和集电端子部件（45）彼此绝缘的垫片（51）。盖部件（32）的垫片侧表面具有从上方压缩垫片（51）的盖侧突出部（32a）（面积A）。在集电端子部件（45）的垫片侧表面中，在面对盖侧突出部（32a）的位置，形成有压缩垫片（51）的端子侧突出部（45d）（面积B）。面积A、B和集电端子部件（45）的面对垫片（51）的上表面的除端子侧突出部（45d）以外的面积C彼此大小不同。

Description

密闭型电池

技术领域

本发明涉及一种密闭型电池，更特别地涉及一种制造密闭型电池的端子结构的技术。

背景技术

在呈长方体形的密闭型电池中，其外壳收纳电池的发电元件。在外壳内，在正极端子侧和负极端子侧都配置有穿过外壳的壁延伸并从外壳向外突出的集电端子部件。在外壳的内部，各集电端子部件的第一端与发电元件电连接，而在外壳的外部，各集电端子部件的第二端与对应的一个外部端子部件电连接。因此，能在电池的内部和外部之间提供和接收电力。

在一些情况下，使用板状的连接部件来如上所述在外壳的外部将集电端子部件的第二端与外部端子部件电连接。应该指出的是，已知一种通过将集电端子部件的第二端铆压（锻接）于形成在连接部件中的***孔来将集电端子部件的第二端和连接部件相互连接的技术（例如，参见日本专利申请公报No.2012-028246（JP2012-028246A））。

如JP2012-028246A中那样，当要将集电端子部件的第二端连接到连接部件时，通过压缩使集电端子部件与盖部件绝缘的垫片来确保密闭型电池的内部空间的气密性。此时，由于无法从外部看到或掌握垫片压缩过程，故通常的做法是以一定的载荷来压缩垫片。然而，根据上述以一定的载荷进行的垫片压缩，存在由于诸如盖部件、集电端子部件、垫片等的部件的尺寸上的变动（差异）而发生垫片的过度压缩或不充分压缩的可能性。

发明内容

本发明提供了一种密闭型电池，即使诸如垫片等的部件的尺寸有变动，该电池也能防止在将集电端子部件的第二端铆压于连接部件时垫片的过度压缩和不充分压缩。

本发明的一方面涉及一种密闭型电池，所述密闭型电池包括：发电元件；容纳部件，所述容纳部件呈长方体形的有底筒状并收纳所述发电元件；矩形（长方形）的盖部件，所述盖部件封闭所述容纳部件的开口并具有通孔；外部端子部件，所述外部端子部件从所述盖部件向外突出；集电端子部件，所述集电端子部件的第一端在所述容纳部件内连接到所述发电元件，并且所述集电端子部件的第二端呈管状并***穿过所述通孔且从所述盖部件向外伸出；垫片，所述垫片在所述盖部件的内侧使所述盖部件和所述集电端子部件彼此电绝缘；和板状的连接部件，所述连接部件在所述盖部件的外侧将所述集电端子部件和所述外部端子部件彼此连接。所述连接部件具有供所述集电端子部件的第二端***穿过的***孔。所述连接部件和所述集电端子部件通过将所述集电端子部件的第二端铆压于所述***孔而连接。所述盖部件在所述盖部件的垫片侧表面中具有压缩所述垫片的盖侧突出部。所述集电端子部件在所述集电端子部件的垫片侧表面中在面对所述盖侧突出部的位置具有压缩所述垫片的端子侧突出部。所述盖侧突出部的垫片侧面积、所述端子侧突出部的垫片侧面积和所述集电端子部件的面对并接触所述垫片的表面的除所述端子侧突出部以外的面积彼此大小不同。

所述盖侧突出部的垫片侧面积在大小上可被所述端子侧突出部的垫片侧面积超过，所述端子侧突出部的垫片侧面积在大小上又可被所述集电端子部件的面对并接触所述垫片的表面的除所述端子侧突出部以外的面积超过。

根据本发明，即使密闭型电池的诸如垫片等的部件具有尺寸变动，也可防止在将集电端子部件的第二端铆压于连接部件时垫片的过度压缩和不充分压缩。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1A是示出密闭型电池的总体构造的正面剖视图；

图1B是示出密闭型电池的总体构造的俯视图；

图2A是示出密闭型电池中的端子部分的正面剖视图；

图2B是示出密闭型电池中的端子部分的俯视图；

图3A是示出密闭型电池中的端子部分的正面剖视图；

图3B是示出在端子部分就要被铆压之前密闭型电池中的集电端子部件的正面剖视图；

图4A是示出在铆压过程期间密闭型电池中的集电端子部件的正面剖视图；

图4B是示出在铆压过程之后密闭型电池中的集电端子部件的正面剖视图；

图5A是示出垫片压缩载荷的变化的图示；以及

图5B是示出密闭型电池的缺陷率的图示。

具体实施方式

本发明并不限于以下实施例。

参照图1A和1B以及图2A和2B，将描述作为本发明的密闭型电池的一个实施例的电池10的总体构造。此实施例的电池10是锂离子二次电池。电池10包括以下部件作为主要部件：发电元件20；外壳30，发电元件20收纳在该外壳中；外部端子部件40，该外部端子部件从外壳30向外突出；绝缘部件50，该绝缘部件是介设在外部端子部件40和外壳30之间的树脂制部件；集电端子部件45，各集电端子部件的第一端连接到发电元件20，并且各集电端子部件的第二端从外壳30向外伸出；垫片51，该垫片是介设在集电端子部件45和外壳30之间的树脂制部件；和板状的连接部件47，该连接部件在外壳30的外侧将集电端子部件45连接到外部端子部件40。

发电元件20是通过将正极、负极和隔板层叠或卷绕在一起并用电解液浸渍它们而形成的电极组件。当电池10充电或放电时，通过在发电元件20中发生的化学反应（更具体地，正极与负极之间经由电解液发生的离子迁移）而产生电流。

外壳30是具有均由金属制成的容纳部件31和盖部件32的棱柱状的筒罐。容纳部件31是呈长方体形的有底筒状并将发电元件20收纳在其中的部件。容纳部件31的一面是开口的。盖部件32是具有与容纳部件31的开口面相称的构型的平板状的矩形部件，并与容纳部件31接合成封闭容纳部件31的开口面。

如图2A所示，外壳30的盖部件32具有可供集电端子部件45的第二端（在此实施例中为其上端）***穿过的通孔33。各通孔33具有预定的内径，并且沿外壳30（盖部件32）的壁的厚度方向贯穿所述壁延伸。

此外，如图2A所示，盖部件32在其外表面（图2A中的上表面）具有邻近通孔33形成的旋转止挡沟槽36。更具体地，向下凹陷的矩形沟槽在通孔33附近的位置形成为盖部件32中的旋转止挡沟槽36。

注液孔34较靠近盖部件32的中央地形成在旋转止挡沟槽36之间。注液孔34是具有预定内径的通孔，并沿盖部件32的厚度方向贯穿盖部件32延伸。注液孔34用于将电解液注入将发电元件20预先收纳在其中的外壳30内。注液孔34在电解液注入后用密封部件61密封。

绝缘部件50配置在盖部件32的上侧，并使外部端子部件40和连接部件47与盖部件32电绝缘。各绝缘部件50具有供集电端子部件45的第二端45b***穿过的***孔50a，和形成为具有与旋转止挡沟槽36基本相同的形状并固定在旋转止挡沟槽36中的旋转止挡部50b。

垫片51在盖部件32的内侧（图2A中盖部件32的下方）配置在集电端子部件45的上侧，并使集电端子部件45和外壳30的盖部件32彼此电绝缘。各垫片51具有***对应的一个通孔33中的筒状部51a。由于各垫片51的筒状部51a围绕在集电端子部件45周围，故集电端子部件45与外壳30的盖部件32电绝缘。换言之，各集电端子部件45***对应的一个垫片51的筒状部51a中，并且穿过对应的一个通孔33延伸。

关于绝缘部件50和垫片51的材料，优选的材料是高温蠕变特性优良的材料，也就是对电池10的热-冷循环具有长期的耐蠕变性的材料。这种材料的示例包括PFA（全氟烷氧乙烯）等。

外部端子部件40是经由绝缘部件50在盖部件32的上表面上配置成使得各外部端子部件40的一端（在此实施例中为其上端）向外突出的柱状部件。外部端子部件40分别经由集电端子部件45与发电元件20的正极和负极电连接。外部端子部件40和集电端子部件45用作用于输出储存在发电元件20中的电力或将来自外部的电力输入到发电元件20中的通电路径。各外部端子部件40的从电池10向外突出的部位通过滚丝工艺形成有螺纹，并因此形成为螺栓部40a（见图2A）。

各集电端子部件45的第一端45a（在此实施例中为其下端）连接到发电元件20的正极板或负极板。此外，各集电端子部件45的第二端45b（在此实施例中为其上端）呈管状，并且***穿过盖部件32的对应一个通孔33且从盖部件32向外（向上）伸出。关于集电端子部件45的材料，例如，可将铝用于正极侧部件且可将铜用于负极侧部件。

连接部件47是在如图2A所示的剖视图中呈曲柄形状的导电板状部件。各连接部件47具有***孔47a和外部端子孔47b，这两者都沿连接部件47的厚度方向延伸。由于两个连接部件47和它们的邻近结构（两个端子部）基本上彼此相同（或对称），故以下描述有时将针对仅一个连接部件47或两个端子部中的仅一个做出。集电端子部件45的第二端45b***到***孔47a中，并被铆压于***孔47a，使得连接部件47和集电端子部件45相连接（见图4A和4B）。集电端子部件45的第二端45b被铆压成如图2A和2B所示扩展成圆盘状。在下文中，将各集电端子部件45的第二端45b的圆盘状部分称为铆压部45c。为了确保集电端子部件45和连接部件47之间的导电性，集电端子部件45的铆压部45c的外周侧端部焊接于连接部件47（焊接部W）。

此外，外部端子部件40***穿过连接部件47的外部端子孔47b。然后，将供外部端子部件40***穿过的汇流条（未示出）安置在连接部件47的上表面上，并从汇流条的上方将螺母紧固在外部端子部件40的螺栓部40a上。这样，连接部件47和外部端子部件40连接在一起。亦即，集电端子部件45和外部端子部件40在盖部件32的外侧由连接部件47连接。

接下来，参照图3A和3B以及图4A和4B，将描述当集电端子部件45的第二端45b被铆压于连接部件47时压缩垫片51的过程。如图3A所示，在盖部件32的垫片51侧表面（图3A中其下表面）上，在通孔33周围形成有向垫片51侧突出成从上方压缩垫片51的盖侧突出部32a。将盖侧突出部32a的垫片51侧面积称为面积A。

此外，在集电端子部件45的垫片51侧表面（图3A中其上表面）上，在第二端45b周围形成有端子侧突出部45d，端子侧突出部45d在面对盖侧突出部32a的位置向垫片51侧突出成使得端子侧突出部45d从下方压缩垫片51。将端子侧突出部45d的垫片51侧面积称为面积B。将集电端子部件45的面对垫片51的上表面的除端子侧突出部45d以外（在下文中，称为“一般部45e”）的面积称为面积C。如图3A所示，面积A、B和C彼此大小不同。

当要将集电端子部件45的第二端45b铆压于连接部件47时，如下执行操作。首先，如图3A所示，将集电端子部件45的第二端45b从外壳30的内侧依次穿过垫片51的筒状部51a、盖部件32的通孔33、绝缘部件50的***孔50a和连接部件47的***孔47a***到外侧（在此阶段，铆压部45c还没有形成为圆盘状，而是以大体管状向上延伸）。然后，如图3A中的箭头α所示使垫片51下降，使得垫片51的下表面如图3B所示与集电端子部件45的端子侧突出部45d接触。此外，如图3A中的箭头β所示类似地使盖部件32、绝缘部件50和连接部件47下降，使得盖部件32的盖侧突出部32a如图3B所示与垫片51的上表面接触。此时，垫片51的筒状部51a***到通孔33中。

然后，如图4A中的箭头F所示，经由铆压夹具（未示出）对铆压部45c加压并使其扩展成圆盘状。此时，垫片51承受来自上下两方的压缩力。然而，垫片51的压缩首先在与盖侧突出部32a接触的部分（图4A所示的范围R1）中开始，因为垫片51与盖侧突出部32a接触的面积（面积A）比与端子侧突出部45d接触的面积（面积B）小且因此垫片51上来自盖侧突出部32a的压力更大。将垫片51基本上只被盖侧突出部32a压缩的过程称为第一步骤。然后，如图4A所示，盖侧突出部32a变得嵌埋在垫片51的上表面中，使得垫片51的整个上表面与盖部件32的下表面接触。

此后，如图4B中的箭头F所示经由铆压夹具（未示出）进一步进行压缩。此时，由于盖侧突出部32a已嵌埋在垫片51的上表面中，故盖部件32与垫片51的整个上表面接触，使得垫片51与设置在下方的端子侧突出部45d的接触面积（面积B）比与设置在上方的盖部件32的接触面积小。因此，垫片51的与端子侧突出部45d接触的部分（图4B所示的范围R2）的压缩开始，因为此时垫片51上来自端子侧突出部45d的压力更大。将垫片51基本上只被端子侧突出部45d压缩的过程称为第二步骤。

然后，如图4B所示，端子侧突出部45d嵌埋在垫片51的下表面中，并且垫片51的整个下表面与集电端子部件45的上表面接触。亦即，垫片51的下表面不仅与端子侧突出部45d接触，而且与集电端子部件45的上表面的一般部45e（面积C）接触。然后，垫片51基本上只被一般部45e压缩，并且垫片51的压缩在预定行程完成时结束。将垫片51被一般部45e压缩的过程称为第三步骤。

关于根据本实施例的电池10，将参照图5A描述当垫片51被压缩时行程和压缩载荷的变化。如图5A所示，在第一步骤中，垫片51被盖侧突出部32a的较小的面积A压缩，从而相对于行程增加量的压缩载荷增大量（压缩载荷的梯度）小。随后，在第二步骤中，垫片51被比面积A大的面积B压缩，从而相对于行程增加量的压缩载荷增大量（压缩载荷的梯度）比在第一步骤中大。此外，在第三步骤中，垫片51被比面积B大的面积C压缩，从而相对于行程增加量的压缩载荷增大量（压缩载荷的梯度）比在第二步骤中大。

亦即，根据本实施例，垫片51的压缩状态从第一步骤到第二步骤的转换（对应于图5A中的点P1）和垫片51的压缩状态从第二步骤到第三步骤的转换（对应于图5A中的点P2）能通过由压缩载荷的梯度的变化进行推定而被检测出来。换言之，能基于表示从第一步骤到第二步骤的转换的点P1来检测盖侧突出部32a对垫片51的压缩的结束。同样，能基于表示从第二步骤到第三步骤的转换的点P2来检测端子侧突出部45d对垫片51的压缩的结束。亦即，从点P1和点P2通过的路径使得可从外部判定垫片51已被盖侧突出部32a和端子侧突出部45d充分压缩。

另一方面，根据相关技术，由于无法从外部检测或掌握垫片的压缩过程，故通常的做法是在经过预定行程（或经过预定时间）之前一直压缩垫片，如图5A中的虚线所示。因此，存在由于诸如垫片等的部件的尺寸上的变动而发生垫片的过度压缩或不充分压缩的可能性。然而，根据本实施例，从点P1和点P2通过的路径允许识别出垫片51已被盖侧突出部32a和端子侧突出部45d充分压缩，从而能防止垫片51的不充分压缩的发生。此外，通过在从点P2通过后经过适当行程之后停止压缩，也能防止垫片51的过度压缩。亦即，不管诸如垫片51等的部件的尺寸是否有变动，本实施例中的电池10都能够防止在将集电端子部件45的第二端45b铆压于连接部件47时垫片51的过度压缩和不充分压缩。

此外，根据此实施例，面积A、B和C的大小依次增大。因此，压缩载荷的梯度以第一步骤、第二步骤和第三步骤的次序增大，从而易于识别出垫片51的压缩状态从第一步骤向第二步骤和从第二步骤向第三步骤的变化。

图5B示出相关技术和本实施例之间的缺陷率对比。如图5B所示，在相关技术中观察到泄漏缺陷（由于垫片的不充分压缩或过度压缩引起的气密性缺陷）、压缩率缺陷（垫片压缩率异常）和其它缺陷。另一方面，根据本实施例，尽管发生了其它缺陷，但防止了泄漏缺陷和压缩率缺陷。因此，在相关技术中需要在通过将集电端子部件的第二端铆压于连接部件而压缩垫片的过程之后对所有被加工的制品进行泄漏测试，但本实施例允许省略该泄漏测试。亦即，根据本实施例，能缩短电池10的制造过程。

Claims

1.一种密闭型电池，包括：发电元件（20）；容纳部件，所述容纳部件呈长方体形的有底筒状并收纳所述发电元件；矩形的盖部件（32），所述盖部件封闭所述容纳部件的开口并具有通孔；外部端子部件（40），所述外部端子部件从所述盖部件向外突出；集电端子部件（45），所述集电端子部件的第一端在所述容纳部件内连接到所述发电元件，并且所述集电端子部件的第二端呈管状并***穿过所述通孔且从所述盖部件向外伸出；垫片（51），所述垫片在所述盖部件的内侧使所述盖部件和所述集电端子部件彼此电绝缘；和板状的连接部件（47），所述连接部件在所述盖部件的外侧将所述集电端子部件和所述外部端子部件彼此连接，其中，所述板状的连接部件（47）具有供所述集电端子部件的第二端***穿过的***孔，并且所述板状的连接部件和所述集电端子部件（45）通过将所述集电端子部件的第二端铆压于所述***孔而连接，所述密闭型电池的特征在于：

所述盖部件（32）在所述盖部件（32）的垫片侧表面中具有压缩所述垫片的盖侧突出部（32a）；

所述集电端子部件在所述集电端子部件的垫片侧表面中在面对所述盖侧突出部（32a）的位置具有压缩所述垫片的端子侧突出部（45d）；并且

所述盖侧突出部（32a）的垫片侧面积、所述端子侧突出部（45d）的垫片侧面积和所述集电端子部件（45）的面对并接触所述垫片的表面的除所述端子侧突出部（45d）以外的面积彼此大小不同。

2.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中

所述盖侧突出部（32a）的垫片侧面积在大小上被所述端子侧突出部（45d）的垫片侧面积超过，所述端子侧突出部（45d）的垫片侧面积在大小上又被所述集电端子部件（45）的面对并接触所述垫片的表面的除所述端子侧突出部（45d）以外的面积超过。