CN108461663A - 圆筒型电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆筒型电池，该圆筒型电池具备电池壳体、盖、绝缘环以及外装标签。电池壳体收纳电极体并连接于负极。盖具备：第1凸部，该第1凸部将电池壳体的收纳口密封并成为正极突起；和平坦部，该平坦部连接于第1凸部，该平坦部的周缘部夹着绝缘体地接近电池壳体。绝缘环覆盖平坦部和平坦部与电池壳体的接近部，并且与第1凸部对应地形成有露出孔。在平坦部，在与绝缘环相对的相对面设置有第2凸部。

Description

圆筒型电池
技术领域
本发明涉及圆筒型电池。
背景技术
关于圆筒型电池，例如，如图12所示，电极体102被收纳于有底筒状的电池壳体100。在收纳了电极体102之后，电池壳体100的顶面开口被盖104密封。例如对电池壳体100的上部进行凿密(日文：かしめ)而使盖104固定于电池壳体100。在电池壳体100连接有负极，在盖104连接有正极。为了防止电池壳体100与盖104的短路，盖104隔着作为绝缘体的垫片106被凿密于电池壳体100。
即使是上述构造，若在凿密部分117(参照图13)，导电性的异物以跨过垫片106的方式与电池壳体100和盖104接触，则也有导致短路的可能性。因此，为了防止这样的异物的侵入，有时使用绝缘环108。
绝缘环108是圆环状的板部件，配置在电池壳体100的顶面突端110上。绝缘环108的内径(孔径)形成为与盖104的凸部112的直径大致相等。绝缘环108的外径形成为与电池壳体100的直径大致相等。绝缘环108被外装于电池壳体100的外装标签(英文：label)116固定。外装标签116例如由哈龙管(英文：halon tube)等热收缩性部件构成。包括电池壳体100与盖104接近的凿密部分117的凹坑114被绝缘环108覆盖，可抑制异物向凹坑114的侵入。
作为这样的圆筒型电池的正极侧的构造，例如在日本特开2008-112603中，为了抑制在外装标签的热收缩时绝缘环被拉拽而导致内径侧浮起，在盖的凸部的侧面设置有突起部。另外，在日本特开2007-242520中，为了抑制盖相对于电池壳体旋转，在盖的与垫片接触的接触部分设置有咬入垫片的突起部。
另外，在日本特开平10-255732中，在盖的凸缘部设置有向电极体侧(下侧)突出的突起部，从而设置有盖和与凸缘部的下表面接触的金属板之间的间隙。在日本特开2012-209177中，在盖的与PTC元件接触的接触面设置有突起来确保了与PTC元件的电连接。
发明内容
但是，有时凹坑114没有被绝缘环108完全密封，而形成有少许的间隙。例如设定能够进行大量生产的那样的公差，结果，有时在绝缘环108与盖的凸部112之间出现间隙118。而且，即使将盖104的凸部112的直径与绝缘环108的内径的公差取得小欲从而消除间隙118，也有时会在制造过程中产生间隙118。例如，如图14所示，在外装标签116的热收缩时绝缘环108被拉拽而导致内径侧浮起，结果有时会产生间隙118。在这些情况下，如图15所示，有可能导电性的异物119从间隙118侵入而在凹坑114内移动并到达凿密部分117，而使电池壳体100(负极)与盖104(正极)短路。
因此，本发明提供一种与相关技术相比能够抑制因异物导致的短路的圆筒型电池。
本发明的一个技术方案提供一种圆筒型电池。该圆筒型电池具备：电池壳体，该电池壳体收纳电极体并连接于负极；盖，该盖具备将所述电池壳体的收纳口密封并成为正极突起的第1凸部、和连接于所述第1凸部且平坦部的周缘部以在该平坦部的周缘部与所述电池壳体之间夹着绝缘体的方式接近所述电池壳体的平坦部；绝缘环，该绝缘环覆盖所述平坦部和所述平坦部与所述电池壳体的接近部，并且与所述第1凸部对应地设置有露出孔；以及外装标签，该外装标签覆盖所述绝缘环的外表面和所述电池壳体的外表面，将所述绝缘环固定于所述电池壳体。所述盖在所述平坦部中的与所述绝缘环相对的相对面上具有朝向所述绝缘环突出的第2凸部。
通过在盖的平坦部设置第2凸部，从而即使在异物从盖的第1凸部与绝缘环的间隙侵入，异物的移动也被该第2凸部阻挡。结果，能够抑制平坦部与电池壳体的因异物导致的短路。
在上述技术方案中，也可以是，所述第2凸部以在所述第2凸部与所述绝缘环之间有间隙的方式设置。
通过使第2凸部的顶面不紧贴于绝缘环的底面而是设置有间隙，从而能够确保从平坦部与电池壳体的接近部(凿密部分)渗出的电解液的挥发路径。
在上述技术方案中，所述绝缘环的露出孔的直径也可以比所述第1凸部的直径大，所述第2凸部也可以位于比所述绝缘环与所述第1凸部的间隙靠外周侧的位置。
通过将第2凸部设置于比绝缘环与第1凸部的间隙靠外周侧的位置，从而能够切实地阻挡异物向凿密部分的移动。
在上述技术方案中，也可以是，所述第1凸部的侧壁具有波纹状，所述绝缘环以进入所述波纹状的侧壁的谷部的方式配置。
通过绝缘环进入波纹状侧壁的谷部，从而第1凸部与绝缘环的间隙成为锯齿形状，由此可抑制异物的侵入。
在上述技术方案中，所述第1凸部也可以具备圆状的上表面、和连接于所述上表面的周缘部的侧面，在通过所述上表面的中心且垂直于所述上表面的截面中，通过所述第1凸部的所述上表面的周缘部、和所述露出孔的周缘部处的所述绝缘环的所述平坦部侧的端部的直线，也可以与所述第2凸部交叉。
在上述技术方案中，也可以是，所述第2凸部是固定在所述平坦部上的与所述盖分体的部件。
在上述技术方案中，也可以是，所述第2凸部由所述平坦部的朝向所述绝缘环弯折的一部分构成。
附图说明
以下将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术和工业重要性进行说明，其中同样的附图标记表示同样的部件，并且附图中：
图1是例示第1实施方式的圆筒型电池的剖视图。
图2是第1实施方式的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图。
图3是第1实施方式的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图，是示出第2凸部的另一例的图。
图4是说明利用第2凸部实现的异物的阻挡效果的图。
图5是说明第2凸部的尺寸、形状等的图。
图6是第1实施方式的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图，是示出第2凸部的又一个另一例的图。
图7是例示第2实施方式的圆筒型电池的剖视图。
图8是第2实施方式的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图。
图9是说明利用波纹状侧壁实现的异物的阻挡效果的图。
图10是说明波纹状侧壁的尺寸、形状等的图。
图11是第3实施方式的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图。
图12是例示相关技术的圆筒型电池的剖视图。
图13是相关技术的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图。
图14是相关技术的圆筒型电池的、凿密部分周边的放大剖视图的另一例。
图15是说明相关技术的圆筒型电池的、发生在凿密部分的短路的图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
在图1中例示本实施方式(第1实施方式)的圆筒型电池10的剖视图。圆筒型电池10也可以是例如作为锂离子二次电池的18650型的圆筒型电池。此外，以下，以适当地将正极侧配置成上侧(顶面侧)、将负极侧配置成下侧(底面侧)的状态对于圆筒型电池10的构成进行说明。圆筒型电池10具备电池壳体12、电极体14、封口单元16以及外装单元18。
电池壳体12是有底圆筒型的收纳部件，由铝等导电性材料形成。如在后叙述那样，电池壳体12连接于负极22。
电极体14具备正极20、负极22以及分隔件24。例如，如图1所例示的那样，通过夹着作为绝缘体的分隔件24地将正极20和负极22层叠得到的层叠体以卷绕的状态被收纳于电池壳体12。关于被卷绕了的电极体14，其上下(正极侧和负极侧)由绝缘体26A、26B保持。另外，对电池壳体12注入非水电解质等电解液，电极体14浸在该电解液中。
而且，从电极体14的负极22延伸设置有负极引线28。负极引线28绕到绝缘体26B之下，(电连接)连接于电池壳体12。另外，从电极体14的正极20延伸设置有正极引线30。正极引线30经由绝缘体26A的开口32而(电连接)连接于封口单元16的过滤器(英文：filter)34。
封口单元16将电池壳体12的收纳口密封。封口单元16具备盖36、PTC元件38、上阀体40、下阀体42以及过滤器34。这些部件均形成为大致圆板形状以使得能够收纳于电池壳体12内。另外，封口单元16的各部件由导电性材料形成。
封口单元16隔着作为绝缘体的垫片50固定于电池壳体12。例如，如图1所示，对电池壳体12进行凿密(使之塑性变形)，隔着垫片50将封口单元16保持固定于电池壳体12的凹部52与电池壳体12的上端缘部71(折回部)之间。
关于封口单元16的各构成部件，因为是已知的，所以在此简单地说明。另外，关于盖36的详细构造在后叙述。从正极20延伸出的正极引线30连接于过滤器34，进而使过滤器34、下阀体42、上阀体40、PTC元件38以及盖36电连接。
上阀体40和下阀体42具备作为所谓的CID(Current Interrupt Device：电流切断装置)的功能。上阀体40和下阀体42在中心具有接触部，上阀体40和下阀体42的周缘通过垫片56而被绝缘。接触部的周围成为薄壁部，在电池壳体12的内压增加时，接触部从薄壁部开始断裂而内部的气体被向电池外释放。另外，伴随接触部的断裂，上阀体40与下阀体42成为非接触状态，因此电流导通被截断。
PTC元件38是用于防止大电流的被动元件，使用电阻与电流的增加成比例地增加的材料。在大电流流过时，通过PTC元件38使电流减小。
外装单元18具备绝缘环66和外装标签68。绝缘环66是覆盖盖36的平坦部60的绝缘部件。更具体而言，如图2所例示的那样，绝缘环66覆盖平坦部60和作为电池壳体12与平坦部60的接近部分的凿密部分76。由此，在第1凸部58与电池壳体12的上端缘部71之间形成的凹坑70被绝缘环66覆盖。
绝缘环66由圆环板部件构成，在中心部与盖36的第1凸部58对应地形成有露出孔67。露出孔67的直径形成为稍稍超过第1凸部58的直径。由此，在绝缘环66与盖36的第1凸部58之间形成有间隙72。如在后叙述的那样，间隙72成为供从凿密部分76渗出的电解液挥发的排气路径。
外装标签68是圆筒型电池10的外装，覆盖绝缘环66的外表面和电池壳体12的外表面并将绝缘环66和电池壳体12固定。例如，外装标签68由哈龙管等热收缩性部件构成。通过在电池壳体12的上端缘部71载置绝缘环66、进而用外装标签68覆盖该组装体并进行加热，从而外装标签68收缩而将绝缘环66保持固定于电池壳体12。外装标签68例如以使绝缘环66的一部分和电池壳体12的负极端(底面)的一部分露出的方式来确定形状。
盖36是圆筒型电池10的正极端子，是具备第1凸部58和平坦部60的、截面形状为帽型的部件。第1凸部58是圆筒型电池10的正极突起，形成为截面コ字状。在第1凸部58形成有至少一个排气孔62(参照图1)。优选的是，排气孔62为不妨碍与外部端子的连接的那样的配置，例如，设置于第1凸部58的周缘部。排气孔62连通于上阀体40与下阀体42的接触部，在该接触部断裂了时内部的气体经由排气孔62向电池外释放。
平坦部60与帽型的盖36的帽檐部分相当。即，平坦部60连接于第1凸部58的侧面。平坦部60的周缘部隔着作为绝缘体的垫片50接近电池壳体12。
参照图2，如上述那样，平坦部60和作为电池壳体12与平坦部60的接近部分的凿密部分76被绝缘环66覆盖，但是在第1凸部58与绝缘环66之间形成有间隙72，因此有异物侵入凹坑70的可能性。因此，在本实施方式中，在平坦部60设置有第2凸部64，该第2凸部64用于在异物从间隙72侵入到凹坑70时、阻挡异物进一步向凿密部分76的前进(移动)。
第2凸部64设置于平坦部60的与绝缘环66相对的面。第2凸部64，既可以如图2所例示的那样是与盖36不同的部件，也可以如图3所例示的那样通过对盖36的平坦部60进行压力加工等来成形。
第2凸部64，在俯视观察时(在从正极观察圆筒型电池10时)在平坦部60上以包围第1凸部58的方式延伸设置。第2凸部64，既可以是例如与第1凸部58呈同心圆的形状，也可以是与第1凸部58的间隔距离不恒定的例如椭圆形状。另外，也可以是，以成为多边形的方式延伸设置。
如图4所示，在异物74从第1凸部58与绝缘环66的间隙72侵入到凹坑70内时，异物74卡挂于第2凸部64，从而阻挡异物74到达电池壳体12与平坦部60接近的凿密部分76。
另外，也可以是，在第2凸部64与绝缘环66之间形成有间隙84。伴随电池内压的增加，有时含浸于电极体14的电解液会从垫片50与电池壳体12之间、和/或垫片50与封口单元16之间渗出。在这样的情况下，渗出的电解液从第2凸部64与绝缘环66的间隙84挥发，进而从绝缘环66与盖36的凸部58的间隙72向电池外释放。
关于第2凸部64的形状和/或尺寸，使用图5来进行说明。此外，在图5中，无视盖36的成形部分(折弯部分)的R形状，而使用直线和直角来进行图示。
在将间隙72的宽度设为a1、将绝缘环66的厚度设为a2时，角度θ可根据tanθ＝a1/a2来求出。该角度θ的虚线L1成为异物74最接近凿密部分76的侵入路径。第2凸部64以自身的第1凸部侧侧面78与虚线L1相交的方式决定其位置。例如，只要将第2凸部64形成于比间隙72靠外周侧的位置即可。通过这样做，能够切实地由第2凸部64阻挡异物74。
另外，例如，关于第2凸部64的第1凸部侧侧面78的、距第1凸部58的侧面80的间隔距离x1，使用从第1凸部58的上表面到平坦部60的上表面为止的高度h1、第2凸部64的高度h2、以及角度θ，只要是x1>(h1-h2)tanθ即可。
另外，第2凸部64的外周侧侧面82与电池壳体12的上端缘部71的间隔距离x2，可以为正极20与负极22的最小距离例如上端缘部71与平坦部60的间隔距离h3以上。
而且，作为从凿密部分76渗出的电解液的挥发路径，设置有第2凸部64与绝缘环66的间隙84。在此，从阻挡异物74的侵入的这一观点来看，优选的是，第2凸部64接近绝缘环66、也就是缩窄间隙84。因此，间隙84的宽度a3，例如可以根据绝缘环66的公差和盖36的公差来求出。例如间隙84的宽度a3可以为0.1mm以上。
此外，在图5的例子中将第2凸部64配置于比间隙72靠外周侧的位置，但是不限于该形态。例如可以是，如图6所示那样以第1凸部侧侧面78比间隙72靠内周侧的方式形成第2凸部64。从而，异物74抵接于第2凸部64的顶面从而阻挡异物74进一步向凹坑70的侵入。
＜第2实施方式＞
在图7中例示第2实施方式的圆筒型电池10。与图1的不同点在于盖36的形状和绝缘环66的配置。关于这以外的构成与图1是同样的，因此以下适当地省略说明。
在图8中例示第2实施方式的圆筒型电池的、凿密部分76周边的放大剖视图。在该实施方式中，盖36的第1凸部58的侧壁86形成为波纹状(锯齿状)。即，第1凸部58的侧壁86在从第1凸部58的上表面到平坦部60的上表面之间具有向第1凸部58的内侧方向弯折的谷部88。而且，以进入该波纹状的侧壁86的谷部88、也就是相对而言的小径部的方式配置绝缘环66。此外，使侧壁86与绝缘环66之间稍稍分离来确保用于排气的间隙72。此外，在图7和图8中，成为伴随侧壁86中的从山部90的顶点向下侧的部分朝向高度方向上的下方而第1凸部的直径变小的构造，但是，例如也可以是在山部90的下侧第1凸部的直径为恒定的构造。
通过具备上述的构成，从而如图9所例示的那样，即使异物74侵入盖36与绝缘环66的间隙72，也可通过比该间隙72靠下部(负极侧)的山部90来阻挡异物74的进一步的前进。结果，可避免凿密部分76处的电池壳体12与平坦部60的短路。
关于盖36的侧壁86的形状和/或尺寸，使用图10来进行说明。此外，在图10中，无视盖36的成形部分(折弯部分)的R形状，而使用直线和直角来进行图示。
首先，绝缘环66与侧壁86的距离a4，可以为正极20与负极22的最小距离例如上端缘部71与平坦部60的间隔距离h3(参照图5)以下。另外，侧壁86的角度α1、α2优选设为一边能够防止异物74的侵入一边能够实现绝缘环66的***的那样的角度。例如，将α1设为45°以下、将α2设为90°以下。
＜第3实施方式＞
在图11中例示有第3实施方式的圆筒型电池10。与图1的不同点在于盖36的形状和绝缘环66的配置。关于这以外的构成，与图1是同样的，因此以下适当地省略说明。
在图11中例示有凿密部分76周边的放大剖视图。该实施方式是将第1实施方式和第2实施方式组合而成的实施方式，盖36的侧壁86形成为波纹状，并且在平坦部60形成有第2凸部64。侧壁86按照与第2实施方式相同的构成，第2凸部64按照与第1实施方式相同的构成。
首先，通过采用绝缘环66进入波纹状的侧壁86的构造，从而可阻挡异物74从间隙72向凹坑70的里头(凿密部分76)的移动。而且，即使万一异物74侵入到凹坑70内，这回也可通过第2凸部64来防止异物74的前进。结果，可抑制凿密部分76的因异物74导致的短路。

Claims (7)

1.一种圆筒型电池，其特征在于，具备：
电池壳体，该电池壳体收纳电极体并连接于负极；
盖，该盖具备：第1凸部，该第1凸部将所述电池壳体的收纳口密封并成为正极突起；和平坦部，该平坦部连接于所述第1凸部，该平坦部的周缘部以在该平坦部的周缘部与所述电池壳体之间夹着绝缘体的方式接近所述电池壳体；
绝缘环，该绝缘环覆盖所述平坦部和所述平坦部与所述电池壳体的接近部，并且与所述第1凸部对应地设置有露出孔；以及
外装标签，该外装标签覆盖所述绝缘环的外表面和所述电池壳体的外表面，将所述绝缘环固定于所述电池壳体，
其中，
所述盖在所述平坦部中的与所述绝缘环相对的相对面上具有朝向所述绝缘环突出的第2凸部。
2.根据权利要求1所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述第2凸部以在所述第2凸部与所述绝缘环之间有间隙的方式设置。
3.根据权利要求1或2所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述绝缘环的露出孔的直径比所述第1凸部的直径大，
所述第2凸部位于比所述绝缘环与所述第1凸部的间隙靠外周侧的位置。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述第1凸部的侧壁具有波纹状，所述绝缘环以进入所述波纹状的侧壁的谷部的方式配置。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述第1凸部具备圆状的上表面、和连接于所述上表面的周缘部的侧面，
在通过所述上表面的中心且垂直于所述上表面的截面中，
通过所述第1凸部的所述上表面的周缘部、和所述露出孔的周缘部处的所述绝缘环的所述平坦部侧的端部的直线，与所述第2凸部交叉。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述第2凸部是固定在所述平坦部上的与所述盖分体的部件。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的圆筒型电池，其特征在于，
所述第2凸部由所述平坦部的朝向所述绝缘环弯折的一部分构成。
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