密閉型電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種密閉型電池（10），包括發(fā)電元件（20）、蓋部件（32）、外部端子部件（40）、集電端子部件（45）以及使蓋部件（32）和集電端子部件（45）彼此絕緣的墊片（51）。蓋部件（32）的墊片側(cè)表面具有從上方壓縮墊片（51）的蓋側(cè)突出部（32a）（面積A）。在集電端子部件（45）的墊片側(cè)表面中，在面對蓋側(cè)突出部（32a）的位置，形成有壓縮墊片（51）的端子側(cè)突出部（45d）（面積B）。面積A、B和集電端子部件（45）的面對墊片（51）的上表面的除端子側(cè)突出部（45d）以外的面積C彼此大小不同。
【專利說明】密閉型電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種密閉型電池，更特別地涉及一種制造密閉型電池的端子結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在呈長方體形的密閉型電池中，其外殼收納電池的發(fā)電元件。在外殼內(nèi)，在正極端子側(cè)和負(fù)極端子側(cè)都配置有穿過外殼的壁延伸并從外殼向外突出的集電端子部件。在外殼的內(nèi)部，各集電端子部件的第一端與發(fā)電元件電連接，而在外殼的外部，各集電端子部件的第二端與對應(yīng)的一個(gè)外部端子部件電連接。因此，能在電池的內(nèi)部和外部之間提供和接收電力。
[0003]在一些情況下，使用板狀的連接部件來如上所述在外殼的外部將集電端子部件的第二端與外部端子部件電連接。應(yīng)該指出的是，已知一種通過將集電端子部件的第二端鉚壓(鍛接)于形成在連接部件中的插入孔來將集電端子部件的第二端和連接部件相互連接的技術(shù)(例如，參見日本專利申請公報(bào)N0.2012-028246 (JP2012-028246A))。
[0004]如JP2012-028246A中那樣，當(dāng)要將集電端子部件的第二端連接到連接部件時(shí)，通過壓縮使集電端子部件與蓋部件絕緣的墊片來確保密閉型電池的內(nèi)部空間的氣密性。此時(shí)，由于無法從外部看到或掌握墊片壓縮過程，故通常的做法是以一定的載荷來壓縮墊片。然而，根據(jù)上述以一定的載荷進(jìn)行的墊片壓縮，存在由于諸如蓋部件、集電端子部件、墊片等的部件的尺寸上的變動(dòng)(差異)而發(fā)生墊片的過度壓縮或不充分壓縮的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種密閉型電池，即使諸如墊片等的部件的尺寸有變動(dòng)，該電池也能防止在將集電端子部件的第二端鉚壓于連接部件時(shí)墊片的過度壓縮和不充分壓縮。
[0006]本發(fā)明的一方面涉及一種密閉型電池，所述密閉型電池包括:發(fā)電元件；容納部件，所述容納部件呈長方體形的有底筒狀并收納所述發(fā)電元件；矩形(長方形)的蓋部件，所述蓋部件封閉所述容納部件的開口并具有通孔；外部端子部件，所述外部端子部件從所述蓋部件向外突出；集電端子部件，所述集電端子部件的第一端在所述容納部件內(nèi)連接到所述發(fā)電元件，并且所述集電端子部件的第二端呈管狀并插入穿過所述通孔且從所述蓋部件向外伸出；墊片，所述墊片在所述蓋部件的內(nèi)側(cè)使所述蓋部件和所述集電端子部件彼此電絕緣；和板狀的連接部件，所述連接部件在所述蓋部件的外側(cè)將所述集電端子部件和所述外部端子部件彼此連接。所述連接部件具有供所述集電端子部件的第二端插入穿過的插入孔。所述連接部件和所述集電端子部件通過將所述集電端子部件的第二端鉚壓于所述插入孔而連接。所述蓋部件在所述蓋部件的墊片側(cè)表面中具有壓縮所述墊片的蓋側(cè)突出部。所述集電端子部件在所述集電端子部件的墊片側(cè)表面中在面對所述蓋側(cè)突出部的位置具有壓縮所述墊片的端子側(cè)突出部。所述蓋側(cè)突出部的墊片側(cè)面積、所述端子側(cè)突出部的墊片側(cè)面積和所述集電端子部件的面對并接觸所述墊片的表面的除所述端子側(cè)突出部以外的面積彼此大小不同。
[0007]所述蓋側(cè)突出部的墊片側(cè)面積在大小上可被所述端子側(cè)突出部的墊片側(cè)面積超過，所述端子側(cè)突出部的墊片側(cè)面積在大小上又可被所述集電端子部件的面對并接觸所述墊片的表面的除所述端子側(cè)突出部以外的面積超過。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，即使密閉型電池的諸如墊片等的部件具有尺寸變動(dòng)，也可防止在將集電端子部件的第二端鉚壓于連接部件時(shí)墊片的過度壓縮和不充分壓縮。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0010]圖1A是示出密閉型電池的總體構(gòu)造的正面剖視圖；
[0011]圖1B是示出密閉型電池的總體構(gòu)造的俯視圖；
[0012]圖2A是示出密閉型電池中的端子部分的正面剖視圖；
[0013]圖2B是示出密閉型電池中的端子部分的俯視圖；
[0014]圖3A是示出密閉型電池中的端子部分的正面剖視圖；
[0015]圖3B是示出在端子部分就要被鉚壓之前密閉型電池中的集電端子部件的正面剖視圖；
[0016]圖4A是示出在鉚壓過程期間密閉型電池中的集電端子部件的正面剖視圖；
[0017]圖4B是示出在鉚壓過程之后密閉型電池中的集電端子部件的正面剖視圖；
[0018]圖5A是示出墊片壓縮載荷的變化的圖示；以及
[0019]圖5B是示出密閉型電池的缺陷率的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0021]參照圖1A和IB以及圖2A和2B，將描述作為本發(fā)明的密閉型電池的一個(gè)實(shí)施例的電池10的總體構(gòu)造。此實(shí)施例的電池10是鋰離子二次電池。電池10包括以下部件作為主要部件:發(fā)電元件20 ;外殼30，發(fā)電元件20收納在該外殼中；外部端子部件40，該外部端子部件從外殼30向外突出；絕緣部件50，該絕緣部件是介設(shè)在外部端子部件40和外殼30之間的樹脂制部件；集電端子部件45，各集電端子部件的第一端連接到發(fā)電元件20，并且各集電端子部件的第二端從外殼30向外伸出；墊片51，該墊片是介設(shè)在集電端子部件45和外殼30之間的樹脂制部件；和板狀的連接部件47，該連接部件在外殼30的外側(cè)將集電端子部件45連接到外部端子部件40。
[0022]發(fā)電元件20是通過將正極、負(fù)極和隔板層疊或卷繞在一起并用電解液浸潰它們而形成的電極組件。當(dāng)電池10充電或放電時(shí)，通過在發(fā)電元件20中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)(更具體地，正極與負(fù)極之間經(jīng)由電解液發(fā)生的離子遷移)而產(chǎn)生電流。
[0023]外殼30是具有均由金屬制成的容納部件31和蓋部件32的棱柱狀的筒罐。容納部件31是呈長方體形的有底筒狀并將發(fā)電元件20收納在其中的部件。容納部件31的一面是開口的。蓋部件32是具有與容納部件31的開口面相稱的構(gòu)型的平板狀的矩形部件，并與容納部件31接合成封閉容納部件31的開口面。[0024]如圖2A所示，外殼30的蓋部件32具有可供集電端子部件45的第二端(在此實(shí)施例中為其上端)插入穿過的通孔33。各通孔33具有預(yù)定的內(nèi)徑，并且沿外殼30 (蓋部件32)的壁的厚度方向貫穿所述壁延伸。
[0025]此外，如圖2A所示，蓋部件32在其外表面(圖2A中的上表面)具有鄰近通孔33形成的旋轉(zhuǎn)止擋溝槽36。更具體地，向下凹陷的矩形溝槽在通孔33附近的位置形成為蓋部件32中的旋轉(zhuǎn)止擋溝槽36。
[0026]注液孔34較靠近蓋部件32的中央地形成在旋轉(zhuǎn)止擋溝槽36之間。注液孔34是具有預(yù)定內(nèi)徑的通孔，并沿蓋部件32的厚度方向貫穿蓋部件32延伸。注液孔34用于將電解液注入將發(fā)電元件20預(yù)先收納在其中的外殼30內(nèi)。注液孔34在電解液注入后用密封部件61密封。
[0027]絕緣部件50配置在蓋部件32的上側(cè)，并使外部端子部件40和連接部件47與蓋部件32電絕緣。各絕緣部件50具有供集電端子部件45的第二端45b插入穿過的插入孔50a,和形成為具有與旋轉(zhuǎn)止擋溝槽36基本相同的形狀并固定在旋轉(zhuǎn)止擋溝槽36中的旋轉(zhuǎn)止擋部50b。
[0028]墊片51在蓋部件32的內(nèi)側(cè)(圖2A中蓋部件32的下方)配置在集電端子部件45的上側(cè)，并使集電端子部件45和外殼30的蓋部件32彼此電絕緣。各墊片51具有插入對應(yīng)的一個(gè)通孔33中的筒狀部51a。由于各墊片51的筒狀部51a圍繞在集電端子部件45周圍，故集電端子部件45與外殼30的蓋部件32電絕緣。換言之，各集電端子部件45插入對應(yīng)的一個(gè)墊片51的筒狀部51a中，并且穿過對應(yīng)的一個(gè)通孔33延伸。
[0029]關(guān)于絕緣部件50和墊片51的材料，優(yōu)選的材料是高溫蠕變特性優(yōu)良的材料，也就是對電池10的熱-冷循環(huán)具有長期的耐蠕變性的材料。這種材料的示例包括PFA(全氟烷氧乙烯)等。
[0030]外部端子部件40是經(jīng)由絕緣部件50在蓋部件32的上表面上配置成使得各外部端子部件40的一端(在此實(shí)施例中為其上端)向外突出的柱狀部件。外部端子部件40分別經(jīng)由集電端子部件45與發(fā)電元件20的正極和負(fù)極電連接。外部端子部件40和集電端子部件45用作用于輸出儲(chǔ)存在發(fā)電兀件20中的電力或?qū)碜酝獠康碾娏斎氲桨l(fā)電兀件20中的通電路徑。各外部端子部件40的從電池10向外突出的部位通過滾絲工藝形成有螺紋，并因此形成為螺栓部40a (見圖2A)。
[0031]各集電端子部件45的第一端45a (在此實(shí)施例中為其下端)連接到發(fā)電元件20的正極板或負(fù)極板。此外，各集電端子部件45的第二端45b (在此實(shí)施例中為其上端)呈管狀，并且插入穿過蓋部件32的對應(yīng)一個(gè)通孔33且從蓋部件32向外(向上)伸出。關(guān)于集電端子部件45的材料，例如，可將鋁用于正極側(cè)部件且可將銅用于負(fù)極側(cè)部件。
[0032]連接部件47是在如圖2A所示的剖視圖中呈曲柄形狀的導(dǎo)電板狀部件。各連接部件47具有插入孔47a和外部端子孔47b，這兩者都沿連接部件47的厚度方向延伸。由于兩個(gè)連接部件47和它們的鄰近結(jié)構(gòu)(兩個(gè)端子部)基本上彼此相同(或?qū)ΨQ)，故以下描述有時(shí)將針對僅一個(gè)連接部件47或兩個(gè)端子部中的僅一個(gè)做出。集電端子部件45的第二端45b插入到插入孔47a中，并被鉚壓于插入孔47a，使得連接部件47和集電端子部件45相連接(見圖4A和4B)。集電端子部件45的第二端45b被鉚壓成如圖2A和2B所示擴(kuò)展成圓盤狀。在下文中，將各集電端子部件45的第二端45b的圓盤狀部分稱為鉚壓部45c。為了確保集電端子部件45和連接部件47之間的導(dǎo)電性，集電端子部件45的鉚壓部45c的外周側(cè)端部焊接于連接部件47 (焊接部W)。
[0033]此外，外部端子部件40插入穿過連接部件47的外部端子孔47b。然后，將供外部端子部件40插入穿過的匯流條(未示出)安置在連接部件47的上表面上，并從匯流條的上方將螺母緊固在外部端子部件40的螺栓部40a上。這樣，連接部件47和外部端子部件40連接在一起。亦即，集電端子部件45和外部端子部件40在蓋部件32的外側(cè)由連接部件47連接。
[0034]接下來，參照圖3A和3B以及圖4A和4B，將描述當(dāng)集電端子部件45的第二端45b被鉚壓于連接部件47時(shí)壓縮墊片51的過程。如圖3A所示，在蓋部件32的墊片51側(cè)表面(圖3A中其下表面)上，在通孔33周圍形成有向墊片51側(cè)突出成從上方壓縮墊片51的蓋側(cè)突出部32a。將蓋側(cè)突出部32a的墊片51側(cè)面積稱為面積A。
[0035]此外，在集電端子部件45的墊片51側(cè)表面(圖3A中其上表面)上，在第二端45b周圍形成有端子側(cè)突出部45d，端子側(cè)突出部45d在面對蓋側(cè)突出部32a的位置向墊片51側(cè)突出成使得端子側(cè)突出部45d從下方壓縮墊片51。將端子側(cè)突出部45d的墊片51側(cè)面積稱為面積B。將集電端子部件45的面對墊片51的上表面的除端子側(cè)突出部45d以外(在下文中，稱為“一般部45e”)的面積稱為面積C。如圖3A所示，面積A、B和C彼此大小不同。
[0036]當(dāng)要將集電端子部件45的第二端45b鉚壓于連接部件47時(shí)，如下執(zhí)行操作。首先，如圖3A所示，將集電端子部件45的第二端45b從外殼30的內(nèi)側(cè)依次穿過墊片51的筒狀部51a、蓋部件32的通孔33、絕緣部件50的插入孔50a和連接部件47的插入孔47a插入到外側(cè)(在此階段，鉚壓部45c還沒有形成為圓盤狀，而是以大體管狀向上延伸)。然后，如圖3A中的箭頭α所示使墊片51下降，使得墊片51的下表面如圖3Β所示與集電端子部件45的端子側(cè)突出部45d接觸。此外，如圖3A中的箭頭β所示類似地使蓋部件32、絕緣部件50和連接部件47下降，使得蓋部件32的蓋側(cè)突出部32a如圖3B所示與墊片51的上表面接觸。此時(shí)，墊片51的筒狀部51a插入到通孔33中。
[0037]然后，如圖4A中的箭頭F所示，經(jīng)由鉚壓夾具(未示出)對鉚壓部45c加壓并使其擴(kuò)展成圓盤狀。此時(shí)，墊片51承受來自上下兩方的壓縮力。然而，墊片51的壓縮首先在與蓋側(cè)突出部32a接觸的部分(圖4A所示的范圍Rl)中開始，因?yàn)閴|片51與蓋側(cè)突出部32a接觸的面積(面積A)比與端子側(cè)突出部45d接觸的面積(面積B)小且因此墊片51上來自蓋側(cè)突出部32a的壓力更大。將墊片51基本上只被蓋側(cè)突出部32a壓縮的過程稱為第一步驟。然后，如圖4A所示，蓋側(cè)突出部32a變得嵌埋在墊片51的上表面中，使得墊片51的整個(gè)上表面與蓋部件32的下表面接觸。
[0038]此后，如圖4B中的箭頭F所示經(jīng)由鉚壓夾具(未示出)進(jìn)一步進(jìn)行壓縮。此時(shí)，由于蓋側(cè)突出部32a已嵌埋在墊片51的上表面中，故蓋部件32與墊片51的整個(gè)上表面接觸，使得墊片51與設(shè)置在下方的端子側(cè)突出部45d的接觸面積(面積B)比與設(shè)置在上方的蓋部件32的接觸面積小。因此，墊片51的與端子側(cè)突出部45d接觸的部分(圖4B所示的范圍R2)的壓縮開始，因?yàn)榇藭r(shí)墊片51上來自端子側(cè)突出部45d的壓力更大。將墊片51基本上只被端子側(cè)突出部45d壓縮的過程稱為第二步驟。
[0039]然后，如圖4B所示，端子側(cè)突出部45d嵌埋在墊片51的下表面中，并且墊片51的整個(gè)下表面與集電端子部件45的上表面接觸。亦即，墊片51的下表面不僅與端子側(cè)突出部45d接觸，而且與集電端子部件45的上表面的一般部45e (面積C)接觸。然后，墊片51基本上只被一般部45e壓縮，并且墊片51的壓縮在預(yù)定行程完成時(shí)結(jié)束。將墊片51被一般部45e壓縮的過程稱為第三步驟。
[0040]關(guān)于根據(jù)本實(shí)施例的電池10，將參照圖5A描述當(dāng)墊片51被壓縮時(shí)行程和壓縮載荷的變化。如圖5A所示，在第一步驟中，墊片51被蓋側(cè)突出部32a的較小的面積A壓縮，從而相對于行程增加量的壓縮載荷增大量(壓縮載荷的梯度)小。隨后，在第二步驟中，墊片51被比面積A大的面積B壓縮，從而相對于行程增加量的壓縮載荷增大量(壓縮載荷的梯度)比在第一步驟中大。此外，在第三步驟中，墊片51被比面積B大的面積C壓縮，從而相對于行程增加量的壓縮載荷增大量(壓縮載荷的梯度)比在第二步驟中大。
[0041]亦即，根據(jù)本實(shí)施例，墊片51的壓縮狀態(tài)從第一步驟到第二步驟的轉(zhuǎn)換(對應(yīng)于圖5A中的點(diǎn)Pl)和墊片51的壓縮狀態(tài)從第二步驟到第三步驟的轉(zhuǎn)換(對應(yīng)于圖5A中的點(diǎn)P2)能通過由壓縮載荷的梯度的變化進(jìn)行推定而被檢測出來。換言之，能基于表示從第一步驟到第二步驟的轉(zhuǎn)換的點(diǎn)Pl來檢測蓋側(cè)突出部32a對墊片51的壓縮的結(jié)束。同樣，能基于表示從第二步驟到第三步驟的轉(zhuǎn)換的點(diǎn)P2來檢測端子側(cè)突出部45d對墊片51的壓縮的結(jié)束。亦即，從點(diǎn)Pl和點(diǎn)P2通過的路徑使得可從外部判定墊片51已被蓋側(cè)突出部32a和端子側(cè)突出部45d充分壓縮。
[0042]另一方面，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，由于無法從外部檢測或掌握墊片的壓縮過程，故通常的做法是在經(jīng)過預(yù)定行程(或經(jīng)過預(yù)定時(shí)間)之前一直壓縮墊片，如圖5A中的虛線所示。因此，存在由于諸如墊片等的部件的尺寸上的變動(dòng)而發(fā)生墊片的過度壓縮或不充分壓縮的可能性。然而，根據(jù)本實(shí)施例，從點(diǎn)Pl和點(diǎn)P2通過的路徑允許識(shí)別出墊片51已被蓋側(cè)突出部32a和端子側(cè)突出部45d充分壓縮，從而能防止墊片51的不充分壓縮的發(fā)生。此外，通過在從點(diǎn)P2通過后經(jīng)過適當(dāng)行程之后停止壓縮，也能防止墊片51的過度壓縮。亦即，不管諸如墊片51等的部件的尺寸是否有變動(dòng)，本實(shí)施例中的電池10都能夠防止在將集電端子部件45的第二端45b鉚壓于連接部件47時(shí)墊片51的過度壓縮和不充分壓縮。
[0043]此外，根據(jù)此實(shí)施例，面積A、B和C的大小依次增大。因此，壓縮載荷的梯度以第一步驟、第二步驟和第三步驟的次序增大，從而易于識(shí)別出墊片51的壓縮狀態(tài)從第一步驟向第二步驟和從第二步驟向第三步驟的變化。
[0044]圖5B不出相關(guān)技術(shù)和本實(shí)施例之間的缺陷率對比。如圖5B所不,在相關(guān)技術(shù)中觀察到泄漏缺陷(由于墊片的不充分壓縮或過度壓縮引起的氣密性缺陷)、壓縮率缺陷(墊片壓縮率異常)和其它缺陷。另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，盡管發(fā)生了其它缺陷，但防止了泄漏缺陷和壓縮率缺陷。因此，在相關(guān)技術(shù)中需要在通過將集電端子部件的第二端鉚壓于連接部件而壓縮墊片的過程之后對所有被加工的制品進(jìn)行泄漏測試，但本實(shí)施例允許省略該泄漏測試。亦即，根據(jù)本實(shí)施例，能縮短電池10的制造過程。
【權(quán)利要求】
1.一種密閉型電池，包括:發(fā)電元件(20);容納部件，所述容納部件呈長方體形的有底筒狀并收納所述發(fā)電元件；矩形的蓋部件(32)，所述蓋部件封閉所述容納部件的開口并具有通孔；外部端子部件(40)，所述外部端子部件從所述蓋部件向外突出；集電端子部件(45)，所述集電端子部件的第一端在所述容納部件內(nèi)連接到所述發(fā)電元件，并且所述集電端子部件的第二端呈管狀并插入穿過所述通孔且從所述蓋部件向外伸出；墊片(51)，所述墊片在所述蓋部件的內(nèi)側(cè)使所述蓋部件和所述集電端子部件彼此電絕緣；和板狀的連接部件(47)，所述連接部件在所述蓋部件的外側(cè)將所述集電端子部件和所述外部端子部件彼此連接，其中，所述板狀的連接部件(47)具有供所述集電端子部件的第二端插入穿過的插入孔，并且所述板狀的連接部件和所述集電端子部件(45)通過將所述集電端子部件的第二端鉚壓于所述插入孔而連接，所述密閉型電池的特征在于: 所述蓋部件(32)在所述蓋部件(32)的墊片側(cè)表面中具有壓縮所述墊片的蓋側(cè)突出部(32a)； 所述集電端子部件在所述集電端子部件的墊片側(cè)表面中在面對所述蓋側(cè)突出部(32a)的位置具有壓縮所述墊片的端子側(cè)突出部(45d);并且 所述蓋側(cè)突出部(32a)的墊片側(cè)面積、所述端子側(cè)突出部(45d)的墊片側(cè)面積和所述集電端子部件(45)的面對并接觸所述墊片的表面的除所述端子側(cè)突出部(45d)以外的面積彼此大小不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密閉型電池,其中 所述蓋側(cè)突出部(32a)的墊片側(cè)面積在大小上被所述端子側(cè)突出部(45d)的墊片側(cè)面積超過，所述端子側(cè)突 出部(45d)的墊片側(cè)面積在大小上又被所述集電端子部件(45)的面對并接觸所述墊片的表面的除所述端子側(cè)突出部(45d)以外的面積超過。
【文檔編號(hào)】H01M2/30GK103904286SQ201310717157
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】大野友寬 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社