CN115039275A - 圆筒形电池 - Google Patents
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Abstract
提供能够避免将引线板焊接于正极外部端子时的封口体的功能损失并且气体的排出功能优异的圆筒形电池。圆筒形电池(10)具有：正极板与负极板隔着分隔件而被卷绕成的电极体；电解质；收纳电极体以及电解质的有底圆筒状的外装罐；以及将外装罐的开口部封堵的封口体(30)，封口体(30)包含：***板(33)，隔着衬垫(21)而被敛缝固定于外装罐的开口部；以及外部端子(35)，未被敛缝固定于外装罐的开口部，***板(33)具有在电池内压上升时破裂的阀部(33B)，外部端子(35)被固定于阀部(33B)的上表面部。
Description
技术领域
本公开涉及圆筒形电池。
背景技术
以往，公知具有将外装罐的开口部封堵的封口体的圆筒形电池(例如，专利文献1)。在上述圆筒形电池的封口体中，***板与金属板隔着绝缘板而被层叠，***板与金属板被焊接接合，由此形成封口体内部的电流路径。在封口体中，若在异常时电池的内压上升，则***板变形，金属板破裂而将上述电流路径截断，若内压进一步上升，则***板破裂，由此形成气体的排出口。
然而，上述圆筒形电池例如被用作移动电话、数码相机、摄影机或者笔记本型个人计算机等电子设备的电源。在圆筒形电池组装于电子设备的内部时，为了将圆筒形电池彼此连接，将引线板与正极外部端子以及负极外部端子接合。近年来，在进行该接合时，采用引线键合、激光焊接、电阻焊接等多种多样的接合方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/157749号
发明内容
-发明所要解决的课题-
在上述圆筒形电池中，***板成为正极外部端子，因此有时会因接合方法而对***板与金属板的接合部施加热或者冲击。此时，因为焊接时的热或者冲击，金属板从***板脱落，有可能引发封口体的功能损失。此外，在将现有的端子盖应用于上述的圆筒形电池的情况下，有可能阻碍气体的排出能力。
本公开的目的在于，提供一种能够避免将引线板焊接于正极外部端子时的封口体的功能损失、并且气体的排出功能优异的圆筒形电池。
-用于解决课题的手段-
作为本公开的一方式的圆筒形电池，具有：正极板与负极板隔着分隔件被卷绕成的电极体；电解质；收纳电极体以及电解质的有底圆筒状的外装罐；以及将外装罐的开口部封堵的封口体，其中，封口体包含：***板，隔着衬垫而被敛缝固定于外装罐的开口部；以及外部端子，未被敛缝固定于外装罐的开口部，***板具有在电池内压上升时破裂的阀部，外部端子被固定于阀部的上表面部。
-发明效果-
根据本公开的一方式，能够提供能够避免将引线板焊接于正极外部端子时的封口体的功能损失、并且气体的排出功能优异的圆筒形电池。
附图说明
图1是作为实施方式的一例的圆筒形电池的剖视图。
图2是作为实施方式的一例的封口体以及其附近的放大图。
图3是作为实施方式的另一例的圆筒形电池的封口体以及其附近的放大图。
图4是作为实施方式的另一例的圆筒形电池的封口体以及其附近的放大图。
图5是作为实施方式的另一例的圆筒形电池的封口体以及其附近的放大图。
图6是作为实施方式的另一例的圆筒形电池的封口体以及其附近的放大图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本公开的实施方式。以下所说明的形状、材料以及个数是用于说明的例示，能够根据圆筒形电池的规格而适当变更。以下，在全部附图中对同等的要素赋予相同的符号并进行说明。
使用图1来说明圆筒形电池10。图1是圆筒形电池10的剖视图。
如图1所示那样，作为实施方式的一例的圆筒形电池10具有电极体14、电解质、收纳电极体14及电解质的外装罐20以及将外装罐20的开口部封堵的封口体30。电极体14包含正极板11、负极板12和分隔件13，具有正极板11与负极板12隔着分隔件13而被卷绕成漩涡状的构造。此外，以下为了便于说明，将圆筒形电池10的封口体30侧(外装罐20的开口部侧)设为上，将外装罐20的底面部20A侧设为下。
正极板11具有正极芯体和形成在该芯体的至少一面的正极合剂层。正极芯体能够使用铝、铝合金等在正极板11的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置到表层的膜等。正极合剂层包含正极活性物质、乙炔黑等的导电剂及聚偏氟乙烯等的粘结剂，优选形成于正极芯体的双面。正极活性物质例如使用锂过渡金属复合氧化物。正极板11能够通过以下步骤来制造：在正极芯体上涂敷包含正极活性物质、导电剂以及粘结剂等的正极合剂料浆，使涂膜干燥后，压缩涂膜而将正极合剂层形成于芯体的双面。
负极板12具有负极芯体和形成在该芯体的至少一面的负极合剂层。负极芯体能够使用铜、铜合金等在负极板12的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置到表层的膜等。负极合剂层包含负极活性物质以及丁苯橡胶(SBR)等的粘结剂，优选形成于负极芯体的双面。负极活性物质例如使用石墨、含有硅的化合物等。负极板12能够通过以下步骤来制造：在负极芯体上涂敷包含负极活性物质、粘结剂等的负极合剂料浆，使涂膜干燥后，压制涂膜而将负极合剂层形成于芯体的双面。
电解质例如使用非水电解质。非水电解质包含非水溶剂和溶解在非水溶剂中的电解质盐。非水溶剂能够使用酯类、醚类、腈类、酰胺类以及这些溶剂的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有将这些溶剂的氢的至少一部分用氟等的卤素原子取代的卤素取代物。另外，非水电解质未被限定于液体电解质，也可以是固体电解质。电解质盐例如使用LiPF6等锂盐。电解质的种类未被特别地进行限定，也可以是水系电解质。
圆筒形电池10具有分别配置在电极体14的上下的绝缘板15、16。在图1所示的示例中，与正极板11连接的正极引线17穿过绝缘板15的贯通孔向封口体30侧延伸，与负极板12连接的负极引线18穿过绝缘板16的外侧向外装罐20的底面部20A侧延伸。正极引线17通过焊接等而被连接于作为封口体30的底板的金属板31的下表面，由此与金属板31电连接的封口体30的***板33成为正极外部端子。负极引线18通过焊接等而被连接于外装罐20的底面部20A的内表面，由此外装罐20成为负极外部端子。
如上所述，圆筒形电池10具有外装罐20和将外装罐20的开口部封堵的封口体30。外装罐20是包含底面部20A和侧面部20B的、有底圆筒状的金属制容器。底面部20A呈圆板状，侧面部20B沿着底面部20A的外周缘而形成为圆筒状。封口体30具有隔着衬垫21而被敛缝固定于外装罐20的开口部的***板33。
更详细而言，***板33被外装罐20的凹槽部20C支承，并通过外装罐20的肩部20D被敛缝固定。凹槽部20C在外装罐20的开口部附近，侧面部20B的一部分向内侧伸出，并沿着外装罐20的周向形成为环状。肩部20D在开口端部沿着外装罐20的周向形成为环状。
使用图1以及图2，详细地说明封口体30。图2是封口体30以及其附近的放大图。
如上所述，封口体30是将外装罐20的开口部封堵的圆盘状的构件，具有作为电流截断机构以及安全阀的功能。封口体30具有从电极体14侧起依次层叠了金属板31、绝缘板32、***板33以及外部端子35的构造。在***板33形成在电池内压上升时破裂的阀部33B。
金属板31是包含连接正极引线17的环状部31A和在电池的内压超过给定的阈值时从环状部31A被切离的薄壁的中央部31B的金属板。绝缘板32是将金属板31的中央部31B与阀部33B的连接部分以外的部分绝缘的板。在绝缘板32的径向中央部形成有开口部32A。
***板33夹着绝缘板32与金属板31对置配置。***板33在俯视时形成为圆状，例如通过铝或者铝合金的板材的冲压加工来制作。***板33被外装罐20的凹槽部20C支承，具有通过外装罐20的肩部20D被敛缝固定的外周部33A。在外周部33A的上表面部形成高低差部33S，在外周部33A的内侧形成阀部33B。
阀部33B作为在电池内压上升时破裂并将电池内部的气体排出的安全阀发挥功能。阀部33B包含在径向的剖视时从外侧朝向内侧向下方倾斜的倾斜部33C和具有朝向电池的内侧突出的突起的中央部33D。倾斜部33C夹设在外周部33A与中央部33D之间，倾斜部33C的厚度比外周部33A以及中央部33D的厚度小。此外，倾斜部33C的厚度从中央部33D侧朝向外周部33A侧连续地减少。通过形成倾斜部33C，从而电池内压上升时的阀部33B的翻转以及破裂变得容易。中央部33D的突起隔着绝缘板32的开口部32A通过焊接等与金属板31的中央部31B连接。
在圆筒形电池10中，通过将连接了正极引线17的金属板31和***板33电连接，从而形成从电极体14与***板33相连的电流路径。此外，如上所述，圆筒形电池10在电池内部的气体上升的情况下，为了确保安全性而使电流截断机构以及安全阀工作。
若圆筒形电池10的内压上升，则发生变形，以使得金属板31破裂，中央部31B从环状部31A被切离，阀部33B翻转。由此，电流路径被截断。若电池的内压进一步上升，则如上所述阀部33B破裂而形成气体的排出口。
外部端子35例如是在将圆筒形电池10组装于电子设备的内部时，用于将圆筒形电池10彼此串联或者并联地连接的正极外部端子。外部端子35在外装罐20的开口端(与肩部20D的内周端对应的部分)的内侧，被设置于***板33的上表面部。此外，外部端子35被固定在形成于***板33的阀部33B的上表面部。另外，外部端子35未被敛缝固定于外装罐20的开口部。由此，能够防止形成在阀部33B的气体的排出口被外部端子35封堵，能够确保圆筒形电池10的优异的气体排出功能。
外部端子35是金属制，例如通过以铝或者铁为主成分的金属来形成。本实施方式的外部端子35将金属板进行冲压加工来制作，形成为大致圆盘状。外部端子35包含：圆板状的主体35A；形成于主体35A的大致中央部的凹部35B；以及形成于主体35A的外周缘的脚部35C。
主体35A是焊接上述的引线板的部分。主体35A形成为平坦的圆板状。主体35A平坦地形成，由此能够尽可能地扩大焊接面积，将引线板焊接于外部端子35时的焊接操作变得容易。
主体35A的上下方向的位置能够通过变更凹部35B的高度以及脚部35C的高度来变更。由此，例如能够与电子设备中的圆筒形电池10的组装空间或者电子设备中的接合圆筒形电池10的引线板的位置等对应地来变更主体35A的高度。本实施方式的主体35A的上端位置优选是比外装罐20的肩部20D的上端位置更靠上侧的位置。另外，在将引线板焊接于肩部20D的上端位置的情况下，也可以将主体35A的上端位置与肩部20D的上端位置配置于相同平面。
主体35A配置为在与***板33之间设置间隙。由此，在将上述的引线板接合于外部端子35时，***板33与金属板31的接合部不易受到该接合引起的振动或者热的影响。例如，即便在进行基于伴随着高频的振动的引线键合、激光焊接的接合的情况下，也能够避免金属板31从阀部33B脱落这样的封口体30的功能损失。
在主体35A的大致中央部形成凹部35B。在本实施方式的外部端子35中，凹部35B的底面部通过激光焊接与阀部33B接合。通过调整凹部35B的底面部的厚度，从而能够优化激光的负载。
脚部35C是将外部端子35的外周缘部或者外周缘部的一部分向下方弯折而形成的。在本实施方式中，脚部35C是向斜下方弯折而形成的，但也可以向铅垂下方弯折而形成。本实施方式的脚部35C在俯视时在主体35A的外周缘的任意的位置形成为凸状，但也可以是在俯视时形成于主体35A的半周或者整周上的结构。
脚部35C通过与形成于***板33的外周部33A的高低差部33S卡合，从而能够相对于***板33来支承主体35A。由此，在将外部端子35焊接于***板33时，能够容易地进行外部端子35的定位。
如上所述，根据圆筒形电池10，能够避免将引线板焊接于正极侧时的封口体30的功能损失，并且能够确保优异的气体排出功能。
使用图3，详细地说明作为实施方式的另一例的外部端子35。图3是封口体30以及其附近的放大图。
作为实施方式的另一例的外部端子35包含：圆板状的主体35A；形成于主体35A的大致中央部的环状的凹部35B；以及相对于***板33对主体35A进行支承的脚部35C。在本实施方式的外部端子35中，在被环状的凹部35B包围的主体35A焊接上述的引线板。除了上述结构以外，是与图2所示的外部端子35同样的结构。
根据本实施方式的外部端子35，通过使凹部35B形成为环状，从而能够扩大凹部35B的底面部的面积。由此，例如在通过点焊来接合凹部35B的底面部和阀部33B的情况下，能够确保多个焊接部位。
使用图4，详细地说明作为实施方式的另一例的外部端子35。图4是封口体30以及其附近的放大图。
作为实施方式的另一例的外部端子35包含：具有给定的厚度的圆盘状的主体35A；以及形成于主体35A的大致中央部的凹部35B。主体35A具有给定的厚度。主体35A的底面部形成为沿着***板33的上表面部。主体35A的上表面部平坦地形成。
根据本实施方式的外部端子35，主体35A具有给定的厚度，由此在将引线板焊接于外部端子35时，例如即便需要增大激光的输出等焊接负载，也能够承受该焊接负载。此外，在外部端子35与阀部33B的接合中，与主体35A的厚度相比形成得较薄的凹部35B和阀部33B通过激光焊接而被接合，由此能够降低激光焊接的负载。
使用图5，详细地说明作为实施方式的另一例的外部端子35。图5是封口体30以及其附近的放大图。
作为实施方式的另一例的外部端子35包含圆盘状的主体35A和形成于主体35A的大致中央部的环状的凹部35B。在外部端子35中，在被环状的凹部35B包围的主体35A焊接上述的引线板。除了上述结构以外，是与图4所示的外部端子35同样的结构，起到同样的效果。此外，与图3所示的外部端子35同样地，通过使凹部35B形成为环状，从而能够扩大与阀部33B的焊接所使用的凹部35B的底面部的面积。
使用图6，详细地说明作为实施方式的另一例的外部端子35。图6是封口体30以及其附近的放大图。
作为实施方式的另一例的外部端子35仅由具有给定的厚度的圆盘状来形成。外部端子35与阀部33B的中央部33D的上表面接合。外部端子35的径向的大小小于阀部33B的中央部33D的径向的大小。根据本实施方式的外部端子35，通过将外部端子35仅设为具有给定的厚度的圆盘状，从而能够削减加工费。
另外，本发明未被限定于上述的实施方式以及其变形例，当然能够在本申请的权利要求书所记载的事项的范围内进行各种变更、改良。
-符号说明-
10圆筒形电池，11正极板，12负极板，13分隔件，14电极体，15绝缘板，16绝缘板，17正极引线，18负极引线，20外装罐，20A底面部，20B侧面部，20C凹槽部，20D肩部，21衬垫，30封口体，31金属板，31A环状部，31B中央部，32绝缘板，32A开口部，33***板，33A外周部，33B阀部，33C倾斜部，33D中央部，33S高低差部，35外部端子，35A主体，35B凹部，35C脚部。
Claims (6)
1.一种圆筒形电池，具有：正极板与负极板隔着分隔件被卷绕成的电极体；电解质；收纳所述电极体以及所述电解质的有底圆筒状的外装罐；以及将所述外装罐的开口部封堵的封口体，
所述封口体包含：***板，隔着衬垫而被敛缝固定于所述外装罐的开口部；以及外部端子，未被敛缝固定于所述外装罐的开口部，
所述***板具有在电池内压上升时破裂的阀部，
所述外部端子被固定于所述阀部的上表面部。
2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其中，
所述外部端子在大致中央部具有上表面部凹陷的凹部，
在所述凹部中，所述外部端子与所述阀部被焊接。
3.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其中，
所述外部端子包含：主体，形成为板状并且配置为在与所述***板之间设置间隙；以及脚部，相对于所述***板对所述主体进行支承。
4.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其中，
所述***板的上表面部形成为在径向上朝向中央部倾斜，
与所述***板的上表面部对置的所述外部端子的底面部沿着所述***板的上表面部的形状而形成。
5.根据权利要求2～4中的任一项所述的圆筒形电池，其中，
所述凹部在俯视时形成为环状。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的圆筒形电池，其中，
所述外部端子通过以铝或者铁为主成分的金属来形成。
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