矩形蓄電裝置及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種矩形蓄電裝置，其中多個電極組容納在外裝罐中，并且涉及用于制作該裝置的方法。
【背景技術】
[0002]圖25是概念性地示出現有的矩形蓄電裝置的例子的縱向橫截面圖。如圖25所示，現有的矩形蓄電裝置包括多個電極組101，容納這些電極組101的底部封閉的柱形外裝罐102，密封外裝罐102的開口 102a的蓋板103，以及，設置在蓋板103上的正電極外部端子104和負電極外部端子(未示出)(例如，參考PTL1)。雖然在附圖中沒有示出，但是在每個電極組101中，多個正電極板和多個負電極板交替地堆疊，并且在它們之間具有間隔件。每個正電極板具有從面對外裝罐102的開口 102a的邊緣突出的正電極突片。每個負電極板具有從面對外裝罐102的開口 102a的邊緣突出的負電極突片。每個電極組101包括:正電極端子部105，其是包括屬于電極組1I的多個重疊的正電極突片的束;和負電極端子部(未示出)，其是包括屬于電極組1I的多個重疊的負電極突片的束。
[0003]在現有的矩形蓄電裝置中，正電極鉛板106的端部焊接到每個正電極端子部105上。設置在相應的正電極端子部105上的多個正電極鉛板106被束成一個，成束的正電極鉛板106的另一端部焊接到正電極外部端子104上或由螺絲固定到正電極外部端子104上。成束的正電極鉛板106折入外裝罐102的空間中，該空間形成在蓋板103和電極組101之間。在這種方式下，每個正電極端子部105電連接到正電極外部端子104，并且它們之間具有相應的正電極鉛板106。類似地，每個負電極端子部電連接到負電極外部端子，并且它們之間具有相應的負電極鉛板。
[0004]在用于制作現有的矩形蓄電裝置的過程中，首先，制備容納在外裝罐102中的多個電極組101，并且在每個電極組101中，正電極鉛板106和負電極鉛板分別焊接在正電極端子部105和負電極端子部上。接下來，電極組101堆疊為使得附接到電極組101上的正電極鉛板106和負電極鉛板被定向在同一方向上，并且電極組101容納在外裝罐102中，以使得正電極鉛板106和負電極鉛板從外裝罐102的開口引出。接著，電極組101固定到外裝罐102中的預定位置。接著，將正電極鉛板106束成一個，并且焊接到外裝罐102外部的正電極外部端子104上。類似地，將負電極鉛板束成一個，并且焊接到外裝罐102外部的負電極外部端子上。接著，將成束的正電極鉛板106和成束的負電極鉛板折疊并容納在外裝罐102中。外裝罐102的開口 102a由蓋板103密封。
[0005]PTLl:日本未審專利申請公開N0.2011-165475

【發(fā)明內容】

[0006]技術問題
[0007]在現有的矩形蓄電裝置中，必須在電極組101容納在外裝罐102中之后，才可將正電極鉛板106束成一個，并且焊接到正電極外部端子104或由螺絲固定到正電極外部端子104，以及才可將負電極鉛板束成一個，并且焊接到負電極外部端子或由螺絲固定到負電極外部端子。其原因如下。即使多個電極組101可以在電極組101容納在外裝罐102中之前彼此對齊地堆疊，在正電極鉛板106被束成一個并且焊接到正電極外部端子104或由螺絲固定到正電極外部端子104上，以及在負電極引線被束成一個并且焊接到負電極外部端子或由螺絲固定到正電極外部端子上時，電極組101也會發(fā)生不對齊。當電極組101發(fā)生不對齊時，難以將電極組101容納在外裝罐102中。
[0008]鑒于上述情況，必須預先將電極組101容納在外裝罐102中。因此，作為正電極鉛板106和負電極鉛板，必須使用具有在電極組101容納在外裝罐102中時板能夠被引導到外裝罐102外部的長度。因此，在外裝罐102中設置用于容納正電極鉛板106和負電極鉛板的空間。當外裝罐102的開口 102a由蓋板103密封時，將正電極鉛板106和負電極鉛板折疊并且容納在該空間中。
[0009]近年來，隨著蓄電裝置的容量增加，從蓄電裝置提取的電流也在不斷增加。因此，由于鉛板的電阻而生成的焦耳熱也增加，并且可能導致鉛板顯著的能量損失。為了減少鉛板中生成的焦耳熱，可以增加每個鉛板的橫截面積以減小鉛板的電阻。用于增加鉛板的橫截面積的簡單方法的例子是增加鉛板的厚度。
[0010]另一方面，如果每個鉛板的厚度增加了，就必須增加用于鉛板折疊并容納的空間的尺寸。例如，可以增加外裝罐102的內部尺寸，或者可以減小外裝罐102中電極組101占用的空間比率。然而，在這些方法中，可能會阻礙體積能量密度的提高。此外，在鉛板的厚度增加的情況下，在鉛板折疊期間，在鉛板的折疊部中會發(fā)生破損和破壞。為了防止這樣的破損和破壞的發(fā)生，鉛板需要具有小于0.2_的厚度。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是提供具有高體積能量密度和在外部端子和電極組之間低能量損失的矩形蓄電裝置。
[0012]問題的解決方案
[0013]本發(fā)明的一方面涉及矩形蓄電裝置。該矩形蓄電裝置包括:第一電極組和第二電極組，底部封閉的柱形外裝罐，密封所述外裝罐的開口的蓋板，設置在所述蓋板上的外部端子，和連接部件。在每個第一電極組和第二電極組中，多個第一電極板和具有與所述第一電極板相反極性的多個第二電極板被堆疊。在所述外裝罐中，容納堆疊狀態(tài)下的所述第一電極組和所述第二電極組。每個所述第一電極板設置有從邊緣朝向所述外裝罐的開口突出的電極突片，所述邊緣面對所述開口。所述第一電極組設置有第一端子部，其從端表面朝向所述外裝罐的開口延伸，所述端表面面對所述開口，設置在屬于所述第一電極組的所述電極板上的電極突片重疊并形成束，并且該束構成所述第一端子部。所述第二電極組設置有第二端子部，其從端表面朝向所述外裝罐的開口延伸，所述端表面面對所述開口，設置在屬于所述第二電極組的所述第一電極板上的電極突片重疊并形成束，并且該束構成所述第二端子部。連接部件將所述第一電極組和所述第二電極組彼此機械耦合且電耦合。具體地，所述連接部件包括焊接到所述第一端子部上的第一連接部，焊接到所述第二端子部上的第二連接部，和將所述第一連接部和所述第二連接部彼此機械耦合且電耦合的耦合部。所述蓋板的內表面設置有突出部，其從所述內表面朝向所述外裝罐的底表面延伸，并且所述突出部電連接到所述外部端子上并焊接到所述第一端子部、所述第二端子部、和所述連接部件中的至少任何一個。
[0014]根據本發(fā)明的另一方面涉及一種用于制作矩形蓄電裝置的方法。該方法包括步驟
(i)至(V)。在步驟(i)中，制備所述連接部件。在步驟(ii)中，將設置在所述第一電極組上的第一端子部焊接到所述連接部件的第一連接部上。在步驟(iii)中，將所述第二電極組堆疊在所述第一電極組上，并且將設置在所述第二電極組上的第二端子部焊接到所述連接部件的第二連接部。在所述步驟(i)至(iii)之后，在步驟(iv)中，將設置在所述蓋板的內表面上的所述突出部焊接到所述第一端子部、所述第二端子部、和所述連接部件中的至少任何一個上。在所述步驟(iv)之后，在步驟(V)中，將所述第一電極組和所述第二電極組容納在所述外裝罐中，并且由所述蓋板密封所述外裝罐的開口。
[0015]本發(fā)明的有利效果
[0016]根據本發(fā)明的各方面，增加了體積能量密度，并且降低了外部端子和電極組之間的能量損失。
【附圖說明】
[0017]圖1是概念性地示出根據本發(fā)明實施例的矩形蓄電裝置的透視圖。
[0018]圖2是矩形蓄電裝置的分解透視圖。
[0019]圖3是示出從包含在矩形蓄電裝置中的外裝罐的第一側壁側觀察的矩形蓄電裝置的內部結構的側視圖。
[0020]圖4是示出從包含在矩形蓄電裝置中的外裝罐的第二側壁側觀察的矩形蓄電裝置的內部結構的側視圖。
[0021 ]圖5A是概念性地示出包含在矩形蓄電裝置中的多個電極組中每一個的正電極的結構的縱向橫截面圖。
[0022]圖5B是概念性地示出包含在矩形蓄電裝置中的多個電極組中每一個的負電極的結構的縱向橫截面圖。
[0023]圖6A是示出包含在矩形蓄電裝置中的正電極端子部件的結構的透視圖。
[0024]圖6B是示出包含在矩形蓄電裝置中的負電極端子部件的結構的透視圖。
[0025]圖7A是示出包含在矩形蓄電裝置中的正電極連接部件的結構的透視圖。
[0026]圖7B是示出包含在矩形蓄電裝置中的負電極連接部件的結構的透視圖。
[0027]圖8是示出正電極連接部件和負電極連接部件連接到電極組的狀態(tài)的透視圖。
[0028]圖9是用于示出包含在第一焊接步驟中的步驟(A)的透視圖。
[0029]圖10是用于示出包含在第一焊接步驟中的步驟(B)的透視圖。
[0030]圖11是用于示出包含在第一焊接步驟中的步驟(C)的透視圖。
[0031]圖12是用于示出包含在第一焊接步驟中的步驟(D)的透視圖。
[0032]圖13是用于示出包含在第二焊接步驟中的步驟(E)的透視圖。
[0033]圖14是用于示出包含在第二焊接步驟中的步驟(F)的透視圖。
[0034]圖15A是示出根據第一變型的包含在矩形蓄電裝置中的每個正電極連接部件和負電極連接部件的結構的透視圖。
[0035]圖15B是示出根據第一變型的包含在矩形蓄電裝置中的每個正電極連接部件和負電極連接部件連接到電極組上的狀態(tài)的透視圖。
[0036]圖16是用于示出第一變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(Y)的透視圖。
[0037]圖17是用于示出第一變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(B')的透視圖。
[0038]圖18是用于示出第一變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(C)的透視圖。
[0039]圖19是用于示出第一變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(V)的透視圖。
[0040]圖20A是示出根據第二變型的包含在矩形蓄電裝置中的每個正電極連接部件和負電極連接部件的結構的透視圖。
[0041]圖20B是示出根據第二變型的包含在矩形蓄電裝置中的每個正電極連接部件和負電極連接部件連接到電極組上的狀態(tài)的透視圖。
[0042]圖21是用于示出第二變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(Y)的透視圖。
[0043]圖22是用于示出第二變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(B')的透視圖。
[0044]圖23是用于示出第二變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(C)的透視圖。
[0045]圖24是用于示出第二變型的包含在第一焊接步驟中的步驟(V)的透視圖。
[0046]圖25是概念性地示出現有的矩形蓄電裝置的例子的縱向橫截面圖。
[0047]附圖標記列表
[0048]1A、1B、1C、1D 電極組
[0049]11A、11B、11C、11D 正電極端子部
[0050]111A、111B、111C、111D 第一表面[0051 ]112A、112B、112C、112D 第二表面
[0052]12A、12B、12C、12D 負電極端子部
[0053]121A、121B、121C、121D 第一表面
[0054]122A、122B、122C、122D 第二表面
[0055]13端表面
[0056]14正電極板
[0057]141 邊緣
[0058]142正電極突片
[0059]15負電極板
[0060]151 邊緣
[0061 ]152負電極突片
[0062]16間隔件
[0063]17A、17B、17C、17D 第一表面
[0064]18A、18B、18C、18D 第二表面
[0065]2外裝罐
[0066]21 開口
[0067]22底表面
[0068]23第一側壁
[0069]24第二側壁
[0070]3 蓋板
[0071]31內表面
[0072]32、33 螺母
[0073]4正電極端子部件
[0074]41正電極基部
[0075]411主表面
[0076]412 邊緣
[0077]42正電極外部端子
[0078]43正電極突出部
[0079]5負電極端子部件
[0080]51負電極基部
[0081]52負電極外部端子
[0082]53負電極突出部
[0083]6正電極連接部件
[0084]61A、61B、61C、61D 正電極連接部
[0085]611A、611B、611C、611D 第一表面
[0086]612A、612B、612C、612D 第二表面
[0087]613A、613B、613C 面對部分
[0088]614A、614B、614C 非面對部分
[0089]615A、615B、615C、615D 第一側邊緣
[0090]616A、616B、616C、616D 第二側邊緣
[0091]62a、62b、62c正電極耦合部
[0092]62d、62e、62f正電極耦合部
[0093]7負電極連接部件
[0094]71A、71B、71C、71D 負電極連接部
[0095]713B、713C、713D 面對部分
[0096]714B、714C、714D 非面對部分
[0097]72a、72b、72c負電極耦合部
[0098]72d、72e、72f負電極耦合部
[0099]8電絕緣片
[0100]81、82 窗
[0101]9、9A、9B超聲波焊機
[0102]9U91A 喇叭
[0103]92、92A 砧
[0104]911第一焊接端
[0105]912第二焊接端
[0106]L 距離
[0107]Lla、Llb、Llc 距離
[0108]L2a、L2b、L2c 距離
[0109]RA1、RB1、RC1、RD1、RP1 預定區(qū)域
[0110]RA2、RB2、RC2、RD2、RP2 預定區(qū)域
[0111]101電極組
[0112]102外裝罐
[0113]102a 開口
[0114]103 蓋板
[0115]104正電極外部端子
[0116]105正電極端子部
[0117]106正電極鉛板
【具體實施方式】
[0118]根據本發(fā)明實施例的矩形蓄電裝置包括:第一電極組和第二電極組，底部封閉的柱形外裝罐，密封所述外裝罐的開口的蓋板，設置在所述蓋板上的外部端子，和連接部件。在每個第一電極組和第二電極組中，多個第一電極板和具有與所述第一電極板相反極性的多個第二電極板被堆疊。在所述外裝罐中，容納堆疊狀態(tài)下的所述第一電極組和所述第二電極組。每個所述第一電極板設置有從邊緣朝向所述外裝罐的開口突出的電極突片，所述邊緣面對所述開口。所述第一電極組設置有第一端子部，其從端表面朝向所述外裝罐的開口延伸，所述端表面面對所述開口，設置在屬于所述第一電極組的所述電極板上的電極突片重疊并形成一束，并且該束構成所述第一端子部。所述第二電極組設置有第二端子部，其從端表面朝向所述開口延伸，所述端表面面對所述外裝罐的開口，設置在屬于所述第二電極組的所述第一電極板上的電極突片重疊并形成一束，并且該束構成所述第二端子部。連接部件將所述第一電極組和所述第二電極組彼此機械耦合且電耦合。具體地，所述連接部件包括焊接到所述第一端子部上的第一連接部，焊接到所述第二端子部上的第二連接部，和將所述第一連接部和所述第二連接部彼此機械耦合且電耦合的耦合部。所述蓋板的內表面設置有突出部，其從所述內表面朝向所述外裝罐的底表面延伸，并且所述突出部電連接到所述外部端子上并焊接到所述第一端子部、所述第二端子部、和所述連接部件中的至少任何一個。
[0119]術語“矩形蓄電裝置”涵蓋具有圓形角或圓形邊緣的裝置。第一電極板是正電極板，第二電極板是負電極板?？商鎿Q地，第一電極板是負電極板，第二電極板是正電極板。該蓄電裝置沒有具體的限制，只要蓄電裝置是能夠執(zhí)行充電和放電的裝置。蓄電裝置的典型的例子包括電池和電容器(冷凝器)。電池的例子包括鉛蓄電池，鋰離子電池，和熔鹽電池。電容器的