本發(fā)明涉及具備具有電流阻斷機構(gòu)的封口體的密閉型電池。

背景技術(shù)：

作為密閉型電池之一的非水電解液二次電池具有高能量密度，因此被廣泛用作智能手機、平板型電腦、筆記本電腦和便攜型音樂播放器等便攜型電子設(shè)備的驅(qū)動電源。近年來，非水電解液二次電池的用途在電動工具、電動輔助自行車和電動汽車等中也擴大，要求非水電解液二次電池即使在苛刻的環(huán)境下使用也顯示出高的安全性。

非水電解液二次電池在電解液中使用可燃性的有機溶劑，因此在電池內(nèi)部組裝用于即使在因來自外部的沖擊、誤用等而發(fā)生內(nèi)部短路、過充電的情況下也確保安全性的單元。

作為用于確保密閉型電池的安全性的單元，例如專利文獻1至3公開了在封口體的內(nèi)部組裝防爆閥、電流阻斷機構(gòu)的單元。防爆閥由包含可撓性優(yōu)異的金屬箔的閥體構(gòu)成。閥體伴隨電池內(nèi)壓的上升而變形，電池內(nèi)壓若達到規(guī)定值則閥體破裂而電池內(nèi)部的氣體放出。電流阻斷機構(gòu)按照電池內(nèi)部的壓力若達到規(guī)定值則電流通路的一部分破裂的方式構(gòu)成。為了阻斷電流通路而利用閥體向電池的外側(cè)變形的作用。專利文獻1至3中，從電極體導(dǎo)出的引線焊接于端子板，端子板焊接于閥體。端子板上，在與閥體的焊接部的周圍設(shè)有作為易破裂部的薄壁部。若電池內(nèi)壓上升則按照閥體將與端子板的焊接部向電池的外側(cè)拉伸的方式作用，若電池內(nèi)壓到達規(guī)定值則薄壁部破裂。像這樣閥體與端子板之間的電流通路被阻斷。薄壁部破裂后，為了確保閥體與端子板之間的絕緣性，在它們之間隔著環(huán)狀的絕緣構(gòu)件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-64499號公報

專利文獻2：日本特開平10-302744號公報

專利文獻3：日本特開2009-110808號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

電流阻斷機構(gòu)的工作壓可以通過改變形成于端子板的薄壁部的余壁厚度來調(diào)整?？墒枪ぷ鲏涸谝欢ǔ潭鹊姆秶鷥?nèi)存在偏差。在決定工作壓時，為了考慮到該偏差而稍低地設(shè)定工作壓。若能夠減小工作壓的偏差則能夠較高地設(shè)定工作壓，因此端子板的機械強度提高而能夠有助于電池的制造工序中的成品率的改善。另外，伴隨密閉型電池的高容量化而電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體量增加，因此對于高容量的密閉型電池要求以高工作壓穩(wěn)定地工作的電流阻斷機構(gòu)。

如專利文獻1至3記載，以往將閥體與端子板的各自的中心部以點焊接，薄壁部以與焊接部分離的狀態(tài)形成。這樣來看，憑借這樣的單元，薄壁部難以受到焊接的影響，因此看起來工作壓的偏差發(fā)生的要因被排除。可是本發(fā)明人等經(jīng)過研究的結(jié)果得知，像這樣在從焊接部分離的狀態(tài)下形成薄壁部是工作壓的偏差的原因之一。

本發(fā)明鑒于上述而完成，目的在于提供具備工作壓的偏差被減小的電流阻斷機構(gòu)的密閉型電池。

用于解決問題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的一個方案涉及的密閉型電池的特征在于，是具備容納電極體和電解液的有底筒狀的外裝罐、和在外裝罐的開口部鉚接固定的封口體的密閉型電池，封口體至少包含閥體、與閥體相比配置于電池內(nèi)側(cè)并且焊接于閥體的中央部的端子板、以及介于閥體和端子板的各自的外周部的環(huán)狀的絕緣構(gòu)件，端子板具有與閥體焊接時以熔接痕的形式形成的焊接部、和在所述焊接部的周圍形成的薄壁部，從焊接部的最外緣到薄壁部的余壁厚度最薄的部分的距離為1mm以下。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一個方案，由于電流阻斷機構(gòu)的工作壓的偏差被減小，因此能夠提高密閉型電池的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施方式涉及的圓筒形非水電解液二次電池的截面立體圖。

圖2為本發(fā)明的一個實施方式涉及的封口體的截面圖。

圖3為圖2所示的a部的放大圖。

圖4為從電池內(nèi)側(cè)觀察本發(fā)明的一個實施方式的封口體的平面圖。

圖5為工作壓的測定中使用的裝置的示意圖。

具體實施方式

以下，對于用于實施本發(fā)明的方式，使用作為密閉型電池之一的圓筒形的非水電解液二次電池為例進行說明。需要說明的是，本發(fā)明不限于下述的實施方式，在不改變其主旨的范圍內(nèi)可以適當變更來實施。

首先，參照圖1對作為本發(fā)明的一個實施方式的圓筒形的非水電解液二次電池10的構(gòu)成進行說明。在有底筒狀的外裝罐20的內(nèi)部容納有電極體16，在外裝罐20的開口部隔著密封墊圈19將封口體21鉚接固定，從而非水電解液二次電池10的內(nèi)部被密封。在外裝罐20的內(nèi)部與電極體16一起還容納有未圖示的非水電解液。非水電解液的大部分浸透到電極體16的內(nèi)部。在電極體16的上下配置有上部絕緣板17和下部絕緣板18。以下，對封口體21、電極體16、和非水電解液進行詳細說明。

封口體21是端子帽22、閥體23、環(huán)狀的絕緣構(gòu)件24、和端子板25層疊而構(gòu)成的。閥體23和端子板25如圖3和圖4所示，按照焊接部28的平面形狀成為環(huán)狀的方式相互焊接。在端子板25上按照包圍其焊接部28的方式形成有環(huán)狀的薄壁部26。另外，在閥體23上也形成有環(huán)狀的薄壁部27。在閥體23上載置端子帽22，其凸緣部與閥體23利用激光焊接。該情況下，沒有必要遍布凸緣部的全周進行焊接，將若干點以點狀焊接就足夠。

具有上述構(gòu)成的封口體21按照以下方式電流阻斷機構(gòu)工作。在端子板25形成有通氣孔，若電池內(nèi)壓上升則閥體23受到其壓力。因此，伴隨電池內(nèi)壓的上升，端子板25向閥體23拉伸，若電池內(nèi)壓達到規(guī)定值則端子板25的薄壁部26破裂。這樣的話，閥體23和端子板25的各自的外周部隔著絕緣構(gòu)件24而被絕緣，因此閥體23與端子板25之間的電流通路被阻斷。若進一步電池內(nèi)壓上升，則在閥體23形成的薄壁部27成為起點而閥體23破裂，電池內(nèi)部的氣體向外部放出。像這樣閥體23作為防爆閥發(fā)揮功能。對于閥體23而言，可以使用若電池內(nèi)壓達到規(guī)定值則破裂的破裂板。該情況下，閥體23即使沒有薄壁部27也作為防爆閥發(fā)揮功能。

對于閥體23而言需要伴隨電池內(nèi)壓的上升而變形的作用，因此優(yōu)選使用可撓性優(yōu)異的金屬。在非水電解液二次電池的情況下若考慮在非水電解液中曝露于正極電位時的耐蝕性，則對于閥體23和端子板25而言優(yōu)選使用鋁或鋁合金。

絕緣構(gòu)件24可以使用能夠確保閥體23與端子板25之間的絕緣性、且不對電池特性產(chǎn)生影響的材料。作為用于絕緣構(gòu)件24的材料，優(yōu)選聚合物樹脂，具體來說可例示聚丙烯(pp)樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯(pbt)樹脂。

絕緣構(gòu)件24具有z字狀的截面形狀，在閥體23上設(shè)有環(huán)狀的突起。由此，能夠?qū)㈤y體23、端子板25、和絕緣構(gòu)件24三位一體地固定。還可以對絕緣構(gòu)件24使用平板狀的絕緣板。該情況下閥體中不需要環(huán)狀的突起。

閥體23的中央部向端子板25突出。該構(gòu)成為了使閥體23與端子板25的焊接容易而采用。優(yōu)選閥體23和端子板25的至少一個向?qū)Ψ酵怀觥?/p>

閥體23和端子板25按照焊接部28的平面形狀成為環(huán)狀的方式相互焊接。對于焊接而言優(yōu)選使用激光焊接，對于激光而言優(yōu)選使用光纖激光。

在閥體23與端子板25的焊接中使用激光焊接的情況下，優(yōu)選從端子板25側(cè)照射激光。該情況下，在端子板25形成圖3所示那樣的焊接部28。該焊接部28在閥體23與端子板25焊接時以熔接痕的形式像圖3那樣形成。該焊接部28用肉眼也可以觀察，但通過用光學(xué)顯微鏡放大觀察封口體21的截面可以更加明確地確定焊接部28的最外緣。焊接部28的截面形狀沒有特別限定，但優(yōu)選為左右對稱。

本發(fā)明的特征在于，從焊接部28的最外緣28a到薄壁部26的余壁厚度最薄的部分的距離l為1mm以下。需要說明的是，對于最外緣28a和薄壁部26的余壁厚度最薄的部分而言，端子板25的厚度方向的位置不同，上述距離l如圖3和圖4所示是指端子板25的平面上的距離。

薄壁部26的截面形狀沒有特別限定，可以設(shè)為v字狀和u字狀，特別優(yōu)選v字狀。薄壁部26的余壁厚度最薄的部分以面狀形成的情況下，將余壁厚度最薄的部分之中距離最外緣28a最近的部分作為上述距離l的基準。

形成于端子板25的薄壁部26、焊接部28的平面形狀優(yōu)選為正圓狀，也可以為橢圓狀等其它環(huán)狀的平面形狀。優(yōu)選薄壁部26與焊接部28的平面形狀相互為相似形。由此，能夠使薄壁部26與焊接部28的距離均勻，更有效地發(fā)揮本發(fā)明的效果。需要說明的是，薄壁部26、焊接部28的平面形狀優(yōu)選為環(huán)狀，但即使設(shè)為使環(huán)狀形狀的一部分不連續(xù)的c字狀也可以同樣發(fā)揮本發(fā)明的效果。

本實施方式中作為封口體21的構(gòu)成構(gòu)件使用端子帽22，端子帽22可以由例如由鐵和不銹鋼等構(gòu)成的金屬板制作。端子帽22作為連接于外部設(shè)備等的外部端子發(fā)揮功能，因此對于端子帽22優(yōu)選使用機械強度高的材料。

需要說明的是，電流阻斷機構(gòu)可以由閥體、端子板、和絕緣構(gòu)件構(gòu)成，因此本發(fā)明的封口體還可以僅由這三個構(gòu)件構(gòu)成。該情況下，由于將閥體用作外部端子，因此可以提供閥體破裂時的氣體放出能力優(yōu)異的密閉型二次電池。

本實施方式涉及的電極體16如圖1所示，按照正極板11與負極板13隔著間隔件15的方式卷繞而制作。

正極板11例如可以按照以下方式制作。首先，將正極活物質(zhì)和粘結(jié)劑在分散介質(zhì)中混煉均勻，制作正極合劑漿料。對于粘結(jié)劑優(yōu)選使用聚偏氟乙烯，對于分散介質(zhì)優(yōu)選使用n-甲基吡咯烷酮。優(yōu)選向正極合劑漿料添加石墨、炭黑等導(dǎo)電劑。將該正極合劑漿料在正極集電體上涂布、干燥而形成正極合劑層。此時，在正極集電體的一部分設(shè)有未形成正極合劑層的正極集電體露出部。將該正極合劑層利用輥壓縮而得到正極板11。最后，正極引線12連接于正極集電體露出部。

作為正極活物質(zhì)，可以使用能夠吸藏、放出鋰離子的鋰過渡金屬復(fù)合氧化物。作為鋰過渡金屬復(fù)合氧化物，可以舉出通式limo2(m為co、ni、和mn的至少1個)、limn2o4和lifepo4。這些可以單獨使用或混合使用2種以上，還可以添加選自al、ti、mg、和zr中的至少1個，或與過渡金屬元素置換來使用。

負極板13例如可以按照以下方式制作。首先，將負極活物質(zhì)和粘結(jié)劑在分散介質(zhì)中混煉均勻，制作負極合劑漿料。對于粘結(jié)劑優(yōu)選使用苯乙烯丁二烯共聚物或其改性體，對于分散介質(zhì)優(yōu)選使用水。優(yōu)選向負極合劑漿料添加羧甲基纖維素等增稠劑。將該負極合劑漿料在負極集電體上涂布、干燥而形成負極合劑層。此時，在負極集電體的一部分設(shè)有未形成負極合劑層的負極集電體露出部。將該負極合劑層利用輥壓縮而得到負極板13。最后，負極引線14連接于負極集電體露出部。

作為負極活物質(zhì)，可以使用能夠吸藏、放出鋰離子的碳材料、能夠與鋰合金化的金屬材料。作為碳材料，可例示天然石墨和人造石墨等石墨。作為金屬材料，可例示硅和錫以及他們的氧化物。碳材料和金屬材料可以單獨使用或混合使用2種以上。

作為間隔件15，可以使用以聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)這樣的聚烯烴為主成分的微多孔膜。微多孔膜可以1層單獨使用或?qū)盈B2層以上使用。2層以上的層疊間隔件中，優(yōu)選在以熔點低的聚乙烯(pe)為主成分的層的中間層上，將抗氧化性優(yōu)異的聚丙烯(pp)設(shè)為表面層。進一步，可以在間隔件15中添加氧化鋁(al2o3)、二氧化鈦(tio2)和硅氧化物(sio2)這樣的無機粒子。這樣的無機粒子可以在間隔件中擔(dān)載，也可以與粘結(jié)劑一起涂布在間隔件表面。

作為非水電解液，可以使用在非水溶劑中溶解作為電解質(zhì)鹽的鋰鹽的非水電解液。

作為非水溶劑，可以使用環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環(huán)狀羧酸酯和鏈狀羧酸酯，這些優(yōu)選混合使用2種以上。作為環(huán)狀碳酸酯，可例示碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)和碳酸丁烯酯(bc)。另外，還可以使用像氟代碳酸乙烯酯(fec)這樣，將氫的一部分用氟取代的環(huán)狀碳酸酯。作為鏈狀碳酸酯，可例示碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲丙酯(mpc)等。作為環(huán)狀羧酸酯，可例示γ-丁內(nèi)酯(γ-bl)和γ-戊內(nèi)酯(γ-vl)，作為鏈狀羧酸酯，可例示特戊酸甲酯、特戊酸乙酯、異丁酸甲酯和丙酸甲酯。

作為鋰鹽，可例示lipf6、libf4、licf3so3、lin(cf3so2)2、lin(c2f5so2)2、lin(cf3so2)(c4f9so2)、lic(cf3so2)3、lic(c2f5so2)3、liasf6、liclo4、li2b10cl10和li2b12cl12。這些之中特別優(yōu)選lipf6，非水電解液中的濃度優(yōu)選為0.5～2.0mol/l。lipf6中還可以混合libf4等其它鋰鹽。

實施例

作為本發(fā)明的一個實施方式，對于使用圖1和圖2說明的封口體，以下使用具體的實施例進行詳細說明。

(實施例1)

(封口體的制作)

端子帽22、閥體23和端子板25通過金屬板的沖壓加工而制作。對于端子帽22使用鐵，對于閥體23和端子板25使用鋁。通過沖壓加工，在閥體23的中央部和外周部形成突出部，在中央部的突出部的周圍形成環(huán)狀的薄壁部27。該薄壁部27在電流阻斷機構(gòu)工作后電池內(nèi)壓進一步上升的情況下成為閥體23破裂的起點。而且在端子板25的中央部形成厚度薄的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)形成平面形狀為環(huán)狀且截面形狀為v字狀的薄壁部26。另外，在端子板25設(shè)置通氣孔。薄壁部26按照電流阻斷機構(gòu)的工作壓成為2.5mpa的方式調(diào)整余壁厚度。

絕緣構(gòu)件24通過將包含聚對苯二甲酸丁二醇酯(pbt)樹脂的板材通過熱成型按照截面形狀成為z字狀的方式加工而制作。

將按照上述方式制作的閥體23的外周部的突起、和端子板25的外周端部分別與圖2所示絕緣構(gòu)件24嵌合，從而將閥體23、絕緣構(gòu)件24、和端子板25相互固定。此時，將閥體23的中央部的突起抵接于端子板的中央部的厚度薄的區(qū)域，從端子板25側(cè)照射激光而將閥體23與端子板25焊接。此時，通過焊接在端子板25如圖4所示按照平面形狀成為環(huán)狀的方式形成焊接部28。焊接部28如圖3所示從端子板25貫穿到閥體23以熔接痕的形式形成。按照從焊接部28的最外緣28a到薄壁部26的余壁厚度最薄的部分的距離l成為0.5mm的方式調(diào)整。

最后，在閥體23上配置端子帽22，向端子帽22的凸緣部照射激光，向閥體23焊接端子帽22而制作實施例1的封口體21。

(實施例2)

除了將距離l設(shè)為1.0mm以外，與實施例1同樣地制作實施例2的封口體21。

(比較例1)

除了將距離l設(shè)為1.5mm以外，與實施例1同樣地制作比較例1的封口體。

(比較例2)

除了將距離l設(shè)為2.0mm以外，與實施例1同樣地制作比較例2的封口體。

(電流阻斷機構(gòu)的工作壓的測定)

測定按照上述方式制作的實施例1和2、以及比較例1和2的封口體各30個的工作壓。工作壓的測定如下進行。

如圖5所示，在具有按壓部51和承受部52的固定夾具50固定封口體。承受部52固定于測定裝置的一部分，將按壓部51用氣缸從上方加壓，從而確保被閥體23和承受部52包圍的空間s的氣密性。從填充了氮氣的氣瓶54經(jīng)由調(diào)節(jié)器53以一定速度向該空間s供給氮氣。

氮氣的供給中實時確認空間s的壓力、和端子帽與端子板之間是否確保了電流通路。是否確保了電流通路，是將連接于檢流計的一對電極端子分別連接于固定夾具50的按壓部51和端子板來確認。需要說明的是，按壓部51由金屬構(gòu)成，因而與端子帽電連接。

將氮氣的供給中端子帽與端子板之間的電流通路被阻斷的時刻的空間s的壓力作為封口體的電流阻斷機構(gòu)的工作壓。對于實施例1和2、以及比較例1和2各測定30個封口體的工作壓。將各實施例和比較例的工作壓的平均值、最小值、最大值、和偏差范圍示于表1。偏差范圍是從工作壓的最大值減去最小值的值。

[表1]

由表1可知，盡管各實施例和比較例均在端子板上形成有相同余壁厚度的薄壁部，但與實施例1和2的工作壓相比，比較例1和2的工作壓顯示出0.3mpa以上大的值。為了降低工作壓的平均值將薄壁部的余壁厚度減小即可，但若余壁厚度變薄則端子板的機械強度降低。本發(fā)明具有能夠不將薄壁部的余壁厚度過度減小而調(diào)整工作壓的優(yōu)點。

實施例與比較例之間，在電流阻斷機構(gòu)的工作壓的偏差范圍上可以看到大的差。特別是將距離l從1.5mm設(shè)為1.0mm的情況下，工作壓的平均值和偏差范圍急劇變化。由以上結(jié)果可知，本發(fā)明涉及的電流阻斷機構(gòu)的工作壓的偏差的減小效果極為顯著。像這樣根據(jù)本發(fā)明，電流阻斷機構(gòu)的可靠性增加因而可以提供安全性優(yōu)異的密閉型電池。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如以上說明，根據(jù)本發(fā)明能夠減小電流阻斷機構(gòu)的工作壓偏差，因而可以提供安全性優(yōu)異的密閉型電池。因此，本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)上的可利用性大。

符號說明

10非水電解液二次電池

11正極板

12正極引線

13負極板

14負極引線

15間隔件

16電極體

17上部絕緣板

18下部絕緣板

19密封墊圈

20外裝罐

21封口體

22端子帽

23閥體

24絕緣構(gòu)件

25端子板

26、27薄壁部

28焊接部

28a焊接部的最外緣