CN113243059B

CN113243059B - 电池

Info

Publication number: CN113243059B
Application number: CN201980083577.4A
Authority: CN
Inventors: 平野达也; 小平一纪
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: CN113243059A; JPWO2020137777A1; JP7365709B2; WO2020137777A1; US20220085442A1

Abstract

电池具备：电池罐，其具有筒部和底部，该筒部在一个端部具有开口缘部，该底部将筒部的另一个端部封闭；电极体，其收纳于筒部；以及封口体，其将在开口缘部形成的开口封闭。封口体具有端子部和以压缩的状态介于端子部与开口缘部之间的垫圈。开口缘部具有至少沿筒部的轴向延伸的基底部和从基底部突出的舌片部，舌片部以覆盖垫圈的上表面的方式在筒部的径向上朝向内侧延伸。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种电池。

背景技术

作为在将电极体收纳于电池罐之后将电池罐的开口封闭的方法，如专利文献1所示，已知如下一种方法：在使电池壳体(电池罐)的开口附近向内侧缩径而形成环状的槽之后，在槽部的上台阶部上载置垫圈和封口板，将电池壳体的开口端部隔着垫圈凿紧于封口板而形成凿紧部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7－105933号公报

发明内容

发明要解决的问题

通常，电池罐作为一个外部端子发挥功能，封口板作为另一个外部端子发挥功能。另外，在各外部端子分别连接外部引线的情况下，一个外部引线从电池的下表面导出，另一个外部引线从电池的上表面导出。因此，在电池的上下方向上需要用于布线的空间。

在专利文献1所记载的那样的、具有槽部和凿紧部的电池中，在槽部之上载置封口构件，在封口构件之上隔着垫圈形成凿紧部。在该情况下，电池罐的开口缘以覆盖垫圈的状态呈倒L字被凿紧，并沿着与封口板大致平行的面呈环状延伸。也想到在该环状的延伸部的上表面进行电池罐与外部引线的连接。然而，由于延伸部的内周长度短于外周长度，因此，越靠近延伸部的内周侧，越容易成为在罐的轴向上起伏的走形的环形形状，越容易产生褶皱。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案涉及一种电池，其中，该电池具备：电池罐，其具有筒部和底部，该筒部在一个端部具有开口缘部，该底部将所述筒部的另一个端部封闭；电极体，其收纳于所述筒部；以及封口体，其将在所述开口缘部形成的开口封闭，所述封口体具有端子部和以压缩的状态介于所述端子部与所述开口缘部之间的垫圈，所述电极体具有第1电极和第2电极，所述第1电极与所述端子部电连接，所述第2电极与所述电池罐电连接，所述开口缘部具有至少沿所述筒部的轴向延伸的基底部和从所述基底部突出的舌片部，所述舌片部以覆盖所述垫圈的上表面的方式在所述筒部的径向上朝向内侧延伸。

发明的效果

根据本发明，容易将电池罐的开口缘部的覆盖垫圈的上表面的延伸部分形成为平面。

附图说明

图1的(A)是本发明的第1实施方式的电池的第1纵截面示意图，图1的(B)是本发明的第1实施方式的电池的第2纵截面示意图。

图2是表示本发明的第1实施方式的电池的外观的立体图。

图3是表示本发明的第1实施方式的电池的、使开口缘部向径向的内侧弯折之前的外观的立体图。

图4是表示本发明的第1实施方式的电池的制造工序的工序剖视图。

图5的(A)是本发明的第2实施方式的电池的第1纵截面示意图，图5的(B)是本发明的第2实施方式的电池的第2纵截面示意图。

图6是表示本发明的第2实施方式的电池的外观的立体图。

具体实施方式

本实施方式的电池具备：电池罐，其具有筒部和底部，该筒部在一个端部具有开口缘部，该底部将筒部的另一个端部封闭；电极体，其收纳于筒部；以及封口体，其将在开口缘部形成的开口封闭。封口体具有端子部(封口版)和以压缩的状态介于端子部与开口缘部之间的垫圈。开口缘部具有至少沿筒部的轴向延伸的基底部和从基底部突出的舌片部。舌片部以覆盖垫圈的上表面的方式在筒部的径向上朝向内侧延伸。

在此，将筒部的两个端部相对的方向作为轴向。另外，为了方便起见，将从开口缘部朝向底部去的方向作为下方，将从底部朝向开口缘部去的方向作为上方。也就是说，根据在使电池罐以底部朝下的方式竖立时的筒部的轴向的朝向来定义电池的上下方向。与轴向垂直的方向有时被称作横向或径向。

在本实施方式的电池中，将开口缘部的端部形成为从开口的周向观察具有凹凸形状，由此能够减少在将垫圈的上表面覆盖的延伸部产生的褶皱。开口缘部的端部处的凸部分构成舌片部。

在此，将开口缘部的除了舌片部以外的区域称作基底部。舌片部在周向上的一部分处从基底部至少沿着垫圈的上表面延伸。在该舌片部的周向上的两端，在垫圈上表面存在缺口部分。通过设置缺口部分，由此，在使电池罐的开口缘部在径向上向内侧弯折而形成凿紧部时，舌片部能够在舌片部弯折的部分中的、特别是与外周长度之间的差较大的内周缘侧朝向缺口部分扩展。由此，不易在舌片部产生褶皱。

舌片部只要形成于至少一处即可，也可以形成于多处。此外，作为使该舌片部形成于电池罐的方法，例如，可以在形成电池罐的筒部之际，在开口缘部形成凸缘之后，对凸缘的周向上的一部分区域进行切除，之后，对凸缘的剩余部分进行矫正而形成具有缺口的筒部。在将凸缘局部去除之际，能够形成舌片部和基底部。

端子部(封口板)与电极体的一个电极(第1电极)电连接，电池罐与电极体的另一个电极(第2电极)电连接。端子部作为第1电极(例如正极)的外部端子发挥功能，电池罐作为第2电极(例如负极)的外部端子发挥功能。此时，若凿紧部的外周长度与内周长度的差变大，则容易在凿紧部产生褶皱，因此，即使扩大凿紧部的径向上的延伸距离，也难以扩大能够与外部引线连接的面积。因此，难以将另一个电极从电池的上侧(端子部侧)引出。因此，通常，在将外部引线分别连接于各外部端子的情况下，一个外部引线从电池的上表面导出，另一个外部引线从电池的下表面导出。在该情况下，在电池的上下方向上需要用于布线的空间。

与此相对，采用本实施方式的电池，能够使更平坦地形成的舌片部作为与电池罐连接的第2电极的外部端子发挥功能。因此，能够均从电池的上侧(封口板侧)对两个电极进行集电。因此，供与各外部端子连接的引线布线的空间(布线空间)只要存在于端子部侧即可，布线空间能够实现省空间化。

此外，作为使开口缘部的舌片部沿着垫圈的上表面弯折的方法，可列举出以下的方法。例如，使弯折用的模具从电池的上方朝向下方地靠近开口缘部的弯折前的沿轴向延伸的舌片部，并使舌片部和模具抵接。此时，通过预先在模具的要与舌片部抵接的预定部分的内表面形成具有曲面的凹坑，从而与凹坑抵接的舌片部会一边在凹坑的曲面上滑动一边沿着曲面弯折。

作为第1形态，也可以是，舌片部具有沿筒部的轴向延伸的部分和从该沿轴向延伸的部分在筒部的径向上向内侧弯折或弯曲的部分。在该情况下，也可以是，基底部不在径向上向内侧弯折地与舌片部相连续，基底部未沿着垫圈的上表面延伸。在该情况下，也可以是，以覆盖未形成有舌片部的区域中的基底部的端部的方式在垫圈的周缘部设置沿外周方向延伸的突起部。突起部能够使用于在将垫圈载置于开口缘部之际的定位。在具备这样的突起部的垫圈安装于端子部的情况下，例如，也可以通过嵌件成型在端子部固定垫圈。或者，垫圈也可以构成为覆盖端子部的上表面和侧周面。

另外，作为第2形态，也可以是，基底部在筒部的径向上向内侧弯折或弯曲，并在开口的整周上覆盖垫圈的上表面。在该情况下，舌片部从基底部的沿着垫圈的上表面延伸的部分进一步在垫圈的上表面上向更内周方向延伸。因而，形成有舌片部的区域中的开口缘部的径向上的延伸距离大于未形成有舌片部的区域中的开口缘部(即基底部)的径向上的延伸距离。通过该结构，能够抑制在电池罐的压力上升了的情况下垫圈发生位移。

在第2形态的情况下，也可以是，筒部在比开口缘部靠底部侧的部位具有向内周侧缩径的环状槽。通过使垫圈介于开口缘部与环状槽之间，能够将开口缘部与端子部之间密封。此时，垫圈能够在筒部的轴向上被压缩。

然而，在第1形态中，也可以设置上述环状槽。在该情况下，垫圈能够在形成有舌片部的周向上的一部分在筒部的轴向上被压缩。也可以为了将垫圈定位于开口缘部而设置环状槽。在第1形态中设置环状槽的情况下，垫圈既可以在筒部的轴向上被压缩，也可以不在筒部的轴向上被压缩。在后者的情况下，垫圈只要在筒部的径向上被压缩即可。

另外，也可以是，垫圈在筒部的径向上被压缩。通过将开口缘部沿与轴线垂直的径向(横向)凿紧，能够将垫圈在径向上压缩。在未设有环状槽的第1形态的情况下，通过将垫圈在径向上压缩，能够将开口缘部与端子部之间密封。在第2形态中，垫圈也可以在筒部的径向上被压缩。

也可以是，在垫圈的上表面具有凹部。在该情况下，舌片部能够被收纳于凹部。凹部具有对舌片部引起的电池的轴向上的尺寸的变动进行抑制的作用。由此，电池的轴向上的尺寸能够通过未设有凹部的区域中的垫圈的高度来规定。另外，通过该凹部，舌片部在垫圈的上表面上的定位变得容易。

也可以是，凹部的深度大于舌片部的厚度。在该情况下，在垫圈的未设有凹部的部分与被收纳于凹部的舌片部之间形成有高度差。因此，能够抑制在被收纳于凹部的舌片部的上表面附着的水滴等越过垫圈的未设有凹部的部分而向端子部延伸。由此，能够抑制电池的短路，可靠性变高。

另外，也可以是，在凹部与舌片部之间形成有间隙。在该情况下，即便在舌片部的上表面附着的水滴等试图越过垫圈的未设有凹部的区域而向端子部延伸，水滴等也容易被介于舌片部与垫圈的未设有凹部的部分之间的间隙(槽)捕捉。因此，能够抑制水滴向端子部延伸。由此，能够抑制电池的短路，可靠性变高。从抑制水滴等的附着所引起的舌片部与端子部之间的短路的观点出发，凹部与舌片部之间的间隙在筒部的径向上存在为宜。

以下，参照附图并具体地说明本发明的实施方式的电池，但本发明并不限定于此。

[第1实施方式]

图1是本实施方式的电池10的纵截面示意图。图2是该电池的立体图。此外，图1的(A)是包含图2中的A－A’线且与电池的轴线平行的面中的电池10的剖视图。图1的(B)是包含图2中的B－B’线且与电池的轴线平行的面中的电池10的剖视图。此外，在图1中，着重描绘了电池的筒部、特别是开口缘部110附近的状态。另外，端子部310、垫圈320等构成构件的各要素之间的尺寸比有时与实际的尺寸比不一致。这一点在之后的附图中也是同样的。

电池10为圆筒型，具备圆筒型的有底的电池罐100、被收纳于罐内的圆筒型的电极体200和将电池罐100的开口封闭的封口体300。电池罐100具有底部130和收纳电极体200的筒部120。筒部120在其一个端部具有开口缘部110，筒部120的另一个端部通过底部130封闭。筒部120包含开口缘部110和收纳电极体的收纳部150。开口缘部110的开口通过封口体300封闭。

封口体300例如具有端子部(封口板)310和垫圈320。

端子部310例如为圆盘状，具有防爆功能。具体而言，端子部310具备用于确保构造强度的厚壁的周缘部311和中央区域312、以及发挥防爆功能的薄壁部313。薄壁部313设于周缘部311与中央区域312之间的区域。中央区域312的内侧面与从构成电极体200的正极或负极导出的引线210的端部连接。因此，端子部310具有一个端子功能。在图1的例子中，周缘部311、中央区域312、薄壁部313这三者的外表面处于大致同一平面上。

在图1的例子中，薄壁部313形成为从中央区域312朝向周缘部311去厚度变薄，并在薄壁部313与周缘部311之间的交界位置达到最薄。因此，当电池罐100的内压上升时，封口板310朝向外侧***，基于张力产生的应力会集中于周缘部311与薄壁部313之间的交界部，从交界部产生断裂。其结果，电池罐100的内压被释放，能够确保电池10的安全性。此外，在发挥本发明的效果时，防爆功能并不是必须的。

垫圈320将开口缘部110与端子部310之间密封。垫圈320例如具有将端子部310的周缘部311的上方覆盖的外侧环部、将端子部310的周缘部311的下方覆盖的内侧环部、以及将外侧环部和内侧环部连结起来的中继环部。例如，外侧环部、内侧环部和中继环部是一体化的成型体。

在图1中，开口缘部110被沿径向(横向)凿紧，垫圈320在径向上被压缩。由此，能够通过垫圈320的回弹力来使开口缘部110与端子部310之间密封。

如图2所示，在开口缘部110形成有从基底部110A突出的多个(在此为4个)舌片部110E。如图1的(A)和图2所示，舌片部110E具有沿筒部120的轴向延伸的部分和从沿轴向延伸的部分在径向上向内侧弯折的部分，并以覆盖垫圈320的上方的方式延伸。另一方面，如图1的(B)和图2所示，在舌片部110E之间的周向上的一部分，开口缘部110的端部未向径向的内侧弯折，未延伸到垫圈320的上方。在舌片部110E之间，垫圈320的外表面320E暴露到外部。另外，如图1的(B)所示，未形成有舌片部110E的区域中的开口缘部(基底部)110的端部被突起部321堵塞。

在图3中示出电池10的使筒部120的开口缘部110向径向的内侧弯折之前的状态。开口缘部110具有基底部110A和从基底部110A突出并延伸的舌片部110E。在开口缘部110的未设有舌片部110E的周向上的一部分区域中，基底部110A的端部暴露。槽口部111介于相邻的舌片部110E之间。

如图3所示，在垫圈的上表面设有凹部320D。由此，在使舌片部110E向径向的内侧弯折了时，舌片部110E中的向径向的内侧弯折并延伸的部分被收纳在凹部320D内。

在图4中示出电池10的制造方法。图4的(A)～图4的(C)是包含图2的A－A’线且与电池的轴线平行的面中的电池10的工序剖视图。

首先，如图4的(A)所示，对于将垫圈320安装于端子部310而成的封口体300，以使垫圈320的突起部321的位置与槽口部111的位置一致的方式将该封口体300载置于开口缘部110。

接下来，如图4的(B)所示，将开口缘部110沿径向凿紧。在基于凿紧产生的力的作用下，垫圈320被沿径向压缩，并且开口缘部110的外径相对于收纳部150缩径。

之后，如图4的(C)所示，使舌片部110E的一部分向内侧弯折，从而得到电池10。

电池罐100的材质并未特别限定，能够例示铁和/或铁合金(包含不锈钢)、铜、铝、铝合金(含有微量的锰、铜等其他金属的合金等)等。端子部310的材质也未特别限定，能够例示与电池罐100相同的材质。

垫圈320的材质不受限定，例如，作为易于一体成型的材料，能够使用聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)等。

[第2实施方式]

图5是本实施方式的电池11的纵截面示意图。图6是该电池的立体图。此外，图5的(A)是包含图6的A－A’线且与电池的轴线平行的面中的电池11的剖视图。图5的(B)是包含图6的B－B’线且与电池的轴线平行的面中的电池11的剖视图。

在图5的例子中，在筒部120设有环状槽。开口缘部110在整周上向径向上的内侧弯折并被凿紧，且覆盖垫圈的上表面。由此，垫圈320在轴向上被压缩。但是，开口缘部110的在垫圈的上表面上延伸的部分的径向上的长度根据周向位置而不同。在开口缘部110的延伸长度较长的部分形成有舌片部110E。

如图5的(A)所示，舌片部110E以覆盖垫圈320的上表面的方式朝向内侧延伸。同样地，在未形成有舌片部110E的区域中，如图5的(B)所示，作为开口缘部110的一部分的基底部110F也以覆盖垫圈320的上表面的方式朝向内侧延伸。然而，在形成有舌片部110E的区域中的开口缘部110(包含基底部110F和舌片部110E)的径向上的延伸距离(图5的(A)中的L1)大于未形成有舌片部110E的区域中的开口缘部110(基底部110F)的径向上的延伸距离(图5的(B)中的L2)。

电池11的其他结构与电池10同样，省略详细的说明。

接下来，以锂离子二次电池为例来示例性地说明电极体200的结构。

圆筒型的电极体200是卷绕型，是将正极和负极隔着隔膜卷绕成涡旋状而构成的。在正极和负极中的一者连接有内部引线210。内部引线210通过焊接等与端子部310的中央区域312的内侧面连接。在正极和负极中的另一者连接有另外的引线，另外的引线通过焊接等与电池罐100的内表面连接。此外，可以在电池罐100的底部130与电极体200之间设置另外的绝缘板(下部绝缘板)。在该情况下，另外的引线可以以绕过另外的绝缘板的方式延伸或以贯穿在上述另外的绝缘板形成的通孔的方式延伸。

(负极)

负极具有带状的负极集电体和在负极集电体的两面形成的负极活性物质层。对于负极集电体，能够使用金属薄膜、金属箔等。负极集电体的材料优选为从铜、镍、钛和它们的合金以及不锈钢组成的组中选择的至少1种材料。负极集电体的厚度例如优选为5μm～30μm。

负极活性物质层包含负极活性物质，并根据需要包含粘结剂和导电剂。负极活性物质层可以是通过气相法(例如蒸镀)形成的堆积膜。作为负极活性物质，可列举出Li金属、与Li电化学反应的金属或合金、碳材料(例如石墨)、硅合金、硅氧化物、金属氧化物(例如钛酸锂)等。负极活性物质层的厚度例如优选为1μm～300μm。

(正极)

正极具有带状的正极集电体和在正极集电体的两面形成的正极活性物质层。对于正极集电体，能够使用金属薄膜、金属箔(不锈钢箔、铝箔或者铝合金箔)等。

正极活性物质层包含正极活性物质和粘结剂，并根据需要包含导电剂。正极活性物质并没有特别限定，能够使用LiCoO₂、LiNiO₂那样的含有锂的复合氧化物。正极活性物质层的厚度例如优选为1μm～300μm。

对于各活性物质层所含有的导电剂，能够使用石墨、炭黑等。每100质量份的活性物质，导电剂的量为例如0质量份～20质量份。对于活性物质层所含有的粘结剂，能够使用氟树脂、丙烯酸树脂、橡胶颗粒等。每100质量份的活性物质，粘结剂的量为例如0.5质量份～15质量份。

(隔膜)

作为隔膜，优选使用树脂制的微多孔膜、无纺布。作为隔膜的材料(树脂)，优选为聚烯烃、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺等。隔膜的厚度例如为8μm～30μm。

(电解质)

对于电解质，能够使用溶解有锂盐的非水溶剂。作为锂盐，可列举出LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、酰亚胺盐类等。作为非水溶剂，可列举出碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯等链状碳酸酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯等环状羧酸酯等。

以上，以锂离子二次电池为例进行了说明，但本发明不限于一次电池或二次电池，能够使用于使用封口体来进行电池罐的封口的电池。

产业上的可利用性

本发明的电池能够用于各种罐型的电池，例如适于用作便携设备、混合动力汽车、电动汽车等的电源。

附图标记说明

100、电池罐；120、筒部；110、开口缘部；110A、110F、基底部；110E、舌片部；111、槽口部；150、收纳部；130、底部；200、电极体；210、内部引线；300、封口体；310、端子部；311、周缘部；312、中央区域；313、薄壁部；320、垫圈；320D、凹部；320E、外表面；321、突起部。

Claims

1.一种电池，其中，

该电池具备：

电池罐，其具有筒部和底部，该筒部在一个端部具有开口缘部，该底部将所述筒部的另一个端部封闭；

电极体，其收纳于所述筒部；以及

封口体，其将在所述开口缘部形成的开口封闭，

所述封口体具有端子部和以压缩的状态介于所述端子部与所述开口缘部之间的垫圈，

所述电极体具有第1电极和第2电极，

所述第1电极与所述端子部电连接，

所述第2电极与所述电池罐电连接，

所述开口缘部具有至少沿所述筒部的轴向延伸的基底部和从所述基底部突出的舌片部，所述舌片部以覆盖所述垫圈的上表面的方式在所述筒部的径向上朝向内侧延伸，

所述舌片部具有沿所述筒部的轴向延伸的部分和从沿所述轴向延伸的部分在所述筒部的径向上向内侧弯折或弯曲的部分，

所述基底部不在所述筒部的径向上向内侧弯折，未沿着所述垫圈的上表面延伸，

在所述垫圈的周缘部设有沿外周方向延伸的突起部，

所述突起部覆盖所述基底部的未形成有所述舌片部的部分的端部。

2.根据权利要求1所述的电池，其中，

所述筒部在比所述开口缘部靠所述底部侧的部位具有向内周侧缩径的环状槽，

所述垫圈介于所述开口缘部与所述环状槽之间。

3.根据权利要求2所述的电池，其中，

所述垫圈在所述筒部的轴向上被压缩。

4.根据权利要求1所述的电池，其中，

所述垫圈在所述筒部的径向上被压缩。

5.根据权利要求1所述的电池，其中，

在所述垫圈的上表面具有凹部，所述舌片部被收纳于所述凹部。

6.根据权利要求5所述的电池，其中，

所述凹部的深度大于所述舌片部的厚度。

7.根据权利要求5所述的电池，其中，

在所述凹部与所述舌片部之间形成有间隙。