CN101999185B - 电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
由本发明提供的电池(100)具备:具备正极和负极(84)电极体(80);收容电极体(80)的有底的电池壳体(10);和集电板(20),其连接电池壳体(10)和电极体的正负极的某一方;集电板(20)的一部分和电池壳体(10)的底部(16)通过焊接相互固定,在包括焊接的部分的焊接部(30)的周边形成有包围该焊接部(30)的周边的密封构造(40)。
Description
技术领域
本发明涉及电池、详细来说通过焊接接合集电板和电池壳体的电池及其制造方法。
本国际申请要求基于在2008年4月14日提出申请的日本专利申请第2008-104352号的优先权,该申请的全部内容作为参考编入本说明书中。
背景技术
近年,锂离子电池、镍氢电池以及其他的二次电池,作为车辆搭载用电源或个人计算机和移动终端的电源,其重要性正在提高。特别是质量轻且可得到高能量密度的锂离子电池作为优选用作车辆搭载用高输出电源备受期待。
在这种锂离子电池中的例如圆筒型电池中,在金属制的电池壳体内,收容隔着片状的隔板卷绕片状正极和片状负极而成的卷绕电极体。在卷绕电极体的卷绕轴方向的两端部(即一方的端部为正极,另一方的端部为负极。)分别安装正极集电板和负极集电板。而且,典型的是,正极集电板被焊接于电池壳体的盖体(正极端子),另一方面,负极集电板通过焊接(例如电阻焊接等)于电池壳体的底面而固定。在该方式的电池中,可以经由正负集电板自电极体取出电流,因此可以降低集电电阻,提高充放电效率。作为与这种集电板(特别是焊接于电池壳体的底面的集电板)相关的以往技术,举出专利文献1。
专利文献1:日本专利申请公开2006-100214号公报
发明内容
但是,在所述方式的电池中,有如下这样的问题:在将集电板焊接在电池壳体的底面时,容易产生焊接飞溅物等(焊接时熔融而火花状飞散的金属粒等)异物。若产生焊接飞溅物等,则不仅飞散到焊接部周边,对焊接质量产生不良影响,而且有时还会通过从例如集电板的间隙进入电池壳体内,成为导致电极体的内部短路等这样的电池性能降低的要因。难以检测有无产生这种焊接飞溅物,因此实际情况是仅调整焊接条件不能防止飞溅物的飞散。
本发明是鉴于该方面而做成的,其主要的目的是提供一种具备在焊接时可抑制焊接飞溅物等异物的飞散(特别是向电极体内部的侵入)的集电结构的电池。另外,提供可以稳定制造具有该性能的电池的制造方法。
由本发明提供的电池具备:具备正极和负极的电极体;收容所述电极体的有底的电池壳体;和集电板,其连接所述电池壳体与所述电极体的正负极的某一方;所述集电板的一部分和所述电池壳体的底部通过焊接相互固定。并且,其特征在于,在包括所述焊接的部分的焊接部的周边,形成有包围该焊接部的周围的密封构造。
根据本发明的构成,在集电板的一部分和电池壳体的底部通过焊接相互固定的电池中,在焊接部的周边形成有包围该焊接部的周围的密封构造,因此可以在空间上将该焊接部从电极体的周边隔离。由此,可以在焊接时将可从焊接部(形成焊接部的部分)产生的异物(例如焊接时火花状飞散的金属粒等焊接飞溅物等)阻止在焊接部周边,可以防止该异物飞散到电极体的周边。其结果可以避免由于该异物进入电极体内部导致的不良情况(由进入电极体的正负极之间所导致的微小短路等)。另外,由于没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可以以大的输出稳定(质量稳定性良好)地进行焊接,因此可以提高焊接质量、降低电池的内部电阻。即,根据本发明的构成,可以提供具有优良的电池性能且具有高可靠性的密闭型电池。
在此公开的电池的某优选的一种方式中,作为所述密封构造的一部分,具备配置在所述集电板和所述电池壳体的间隙的密封部件。根据该构成,通过在集电板和电池壳体的底部的间隙配置密封部件这样的简易的构成,能够构筑适于本发明的目的的密封构造(飞溅物飞散防止构造)的一部分。
在此公开的电池的某优选的一种方式中,所述集电板具有突出部,该突出部为焊接固定在所述电池壳体的底部的部位、且向所述电池壳体侧突出并且,所述密封部件配置成包围所述突出部的周围。这样通过在集电板设置突出部,可以容易地(以稳定的状态)进行集电板和电池壳体的底部的焊接。除此之外,通过由密封部件包围突出部的周围这样的简易的构成,可以可靠地将在焊接时飞散到突出部的周边的异物阻止在由密封部件包围的区域内。
在此公开的电池的某优选的一种方式中,所述密封部件由弹性材料构成,以压缩了的状态配置在(即压入)所述集电板和所述电池壳体的间隙。根据该构成,可以通过对抗压缩的反作用力由密封部件严密地封闭集电板和电池壳体的底部的间隙(焊接时异物会飞散的间隙)。由此,可以构筑更加牢固的密封构造(飞溅物飞散防止构造)。
另外,根据所述构成,在形成集电板的焊接部的部分设置突出(突起)进行焊接(典型的是凸焊)的情况下,在将设置有突出(突起)的集电板按压在电池壳体的底部时,由于存在夹在集电板和电池壳体之间的密封部件,可以消除以突出(突起)为支点集电板倾斜的不良情况。由此,可以在稳定的状态下进行集电板和电池壳体底部的焊接,可以令人满意地减少焊接不良。
在此公开的电池的某优选的一种方式中,所述集电板具有与所述密封部件接触的平坦部,该平坦部配置成与所述电池壳体的底部大致平行。根据该构成,在焊接时,将密封部件夹在之间而使集电板和电池壳体的底部大致平行地相对配置。因此可以一边对集电板和电池壳体底部的接触面(焊接面)施加均匀的载重一边在稳定的状态下进行焊接。其结果,可以提高焊接质量,减少焊接不良,抑制电池个体间焊接质量的不均。
在此公开的电池的某优选的一种方式中,所述集电板与所述电池壳体的底部通过电阻焊接(优选凸焊)、激光焊接和电子束焊接中的任一方来焊接。根据本发明的构成,通过在焊接部的周边设置密封构造(飞溅物飞散防止构造),没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可从所述焊接方法中适当采用优选的方法。
另外,本发明提供下述电池的制造方法,所述电池具备:具备正极和负极的电极体;收容所述电极体的有底的电池壳体;和集电板,其连接所述电池壳体与所述电极体的正负极的某一方;所述电池具有所述集电板的一部分和电池壳体的底部通过焊接相互固定而成的焊接部。该制造方法的特征在于,在进行所述焊接之前,在形成所述焊接部的部分的周边形成密封构造,所述密封构造包围形成该焊接部的部分的周围。
根据本发明的制造方法,在形成包围形成焊接部的部分的周围的密封构造的基础上,进行焊接(电阻焊接的情况下通过通电进行加热),因此,可以将在焊接时会从形成焊接部的部分(典型的是变为了软化熔融状态的部分)产生的异物(例如焊接飞溅物等)阻止在焊接部的周边。由此,可以避免由于飞散的异物(例如焊接飞溅物等)进入电极体内部所导致的不良情况,可以提供可靠性高的电池。
在此公开的制造方法的某优选的一种方式中,其特征在于,在所述集电板与所述电池壳体的间隙配置构成所述密封构造的一部分的密封部件。根据该方法,可以通过在集电板和电池壳体的底部的间隙配置密封部件这样的简易的处理,构筑适于本发明的目的的密封构造(飞溅物飞散防止构造)。
在此公开的制造方法的某优选的一种方式中,所述集电板具有突出部,该突出部为焊接在所述电池壳体的底部的部位、且向所述电池壳体侧突出。并且,其特征在于,在进行所述焊接之前,通过所述密封部件包围所述突出部的周围。通过在集电板设置突出部,可以容易地(以稳定的状态)进行集电板和电池壳体的底部的焊接。除此之外,通过由密封部件包围突出部的周围这样的简易的处理,可以可靠地将在焊接时飞散到突出部的周边的异物阻止在由密封部件包围的区域内。
在此公开的制造方法的某优选的一种方式中,所述密封部件由弹性材料构成。并且,其特征在于,在进行所述焊接(例如通过通电进行加热处理)之前,将所述密封部件以压缩了的状态配置于所述集电板与所述电池壳体的间隙。根据该方法,可以通过对抗压缩的反作用力由密封部件严密地封闭集电板和电池壳体的底部的间隙(焊接时异物会飞散的间隙),可以构筑更加牢固的密封构造(飞溅物飞散防止构造)。所述密封部件的压缩也可以通过在焊接时将集电板按压在电池壳体底部时的载重来实行。
在此公开的制造方法的某优选的一种方式中,所述集电板具有与所述密封部件接触的平坦部。而且,其特征在于,在所述焊接时,以所述平坦部与所述电池壳体的底部大致平行的方式将所述集电板配置在电池壳体内的预定位置。根据该方法,在焊接时,将密封部件夹在之间而使集电板和电池壳体的底部大致平行地相对配置。因此可以一边对集电板和电池壳体底部的接触部分(形成焊接部的部分)施加均匀的载重一边在稳定的状态下进行焊接。其结果,可以提高焊接质量,减少焊接不良,抑制电池个体间的焊接质量的不均。
在此公开的制造方法的某优选的一种方式中,其特征在于,在形成了所述密封构造之后,通过电阻焊接、激光焊接和电子束焊接中的任一方来焊接由该密封构造包围的所述集电板的一部分和所述电池壳体的底部,由此形成所述焊接部。根据本发明的构成,在焊接部的周边设置密封构造(飞溅物飞散防止构造),因此没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可以从所述焊接方法中适当采用优选的方法。
附图说明
图1是示意表示本发明的一实施方式所涉及的密闭型电池的要部剖面的要部剖视图。
图2是从下方观察本发明的一实施方式所涉及的密闭型电池的仰视图。
图3A是表示本发明的一实施方式所涉及的集电板和电池壳体底部焊接前的状态的要部剖视图。
图3B是表示本发明的一实施方式所涉及的集电板和电池壳体底部焊接后的状态的要部剖视图。
图4是示意表示本发明的一实施方式所涉及的密闭型电池的外观的外观示意图。
图5是示意表示具备本发明的一实施方式所涉及的密闭型电池的车辆(汽车)的侧视图。
图6是示意表示本发明的另一实施方式所涉及的密闭型电池的要部剖面的要部剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中,对起到相同作用的部件、部位标注相同的附图标记进行说明。以下,以圆筒型锂离子二次电池为例,对本发明的电池的结构进行详细说明,但并不意味着将本发明限定在相关实施方式所记载的内容。另外,各图的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不反映实际的尺寸关系。
参照图1,对本实施方式的锂离子二次电池100进行说明。图1是示意表示电池100的要部剖面的要部剖视图。本实施方式所涉及的锂离子二次电池100为如图4所示在空间上将电池壳体的内部空间从外部空间隔离的所谓的密闭型电池(以下也简称为“电池”)。
如图1所示,密闭型电池100具备:具备正极和负极的电极体80、收容电极体80的有底的电池壳体10、和连接电池壳体10和电极体80的正负极的某一方的集电板20。
电极体80例如为卷绕电极体,可以通过隔着隔片卷绕后述的正极片和负极片来形成。电池壳体10具有可收容电极体80的形状,在此,为可收容卷绕电极体的有底筒状的容器(例如镀镍钢)。在本实施方式中,集电板20例如为负极集电板,电连接电池壳体10和电极体80的负极84。负极集电板20的一部分和电池壳体10的底部16通过焊接而相互固定。集电板20和电池壳体底部16的接合方法没有特别限定,可通过例如电阻焊接(优选凸焊)、激光焊接和电子束焊接中的任一方来焊接。
接着,还参照图2,对包括焊接了集电板和电池壳体底部的部分的焊接部的周边的结构进行说明。图2是从下方观察图1的电池的仰视图,省略电池构成材料的一部分(电池壳体10等)而表示。
如图2所示,负极集电板20介于电池壳体10和卷绕电极体的负极84之间来导通两者。构成负极集电板20的材料只要为可焊接负极84(例如铜制)和电池壳体10(例如镀镍钢制)的材料即可,作为这样的可焊接的材料,可举出镍、铜或它们的合金等。
在负极集电板20的一部分形成有通过焊接于电池壳体的底部16而固定的焊接部30。在该实施方式中,负极集电板20具有向电池壳体10侧突出的突出部24,该突出部24的前端部分(突出面的一部分)被焊接在电池壳体的底部16。另外,在负极集电板20的外周形成有露出电极体80的端面(负极)的缺口22(在图2中为4个扇状的缺口)。而且,可通过该缺口将电解液供给到电极体80。
若将这样设置有缺口22的负极集电板20焊接(例如电阻焊接)在电池壳体的底部16,则从焊接部30产生的异物(例如焊接飞溅物等)有可能通过缺口22飞散到电极体80的周边。或者,从焊接部30产生的异物附着在焊接部30的周边,然后在通过缺口22将电解液供给到电极体80时,附着的异物有可能与电解液一起进入电极体80的内部。若这样异物进入电极体内部,则可能产生例如由于进入电极体的正负极之间所导致的微小短路等,因此不优选。
在本实施方式中,通过在包括焊接的部分的焊接部30(形成焊接部的部分)的周边,形成空间上包围该焊接部30的周围的密封构造40,防止焊接飞溅物等异物飞散到电极体80的周边(特别是进入电极体内部)。即,在包括焊接的部分的焊接部30的周边形成有包围该焊接部30的周围(优选是空间上密闭焊接部30)的密封构造40。
在该实施方式中,作为密封构造40的一部分具备密封部件42。即,在该实施方式中,密封构造40通过如下来形成:由集电板20的一部分、电池壳体底部16的一部分和密封部件42在空间上包围包括焊接的部分的焊接部30的周围(优选是密封焊接部30)。
密封部件42配置于集电板20与电池壳体10的底部16的间隙,堵住根据突出部24的突出量形成的间隙。在该实施方式中,密封部件42为包围突出部24(特别是焊接部30)的周围的环状的垫。构成密封部件42的材料优选具有耐热性和耐电解液性的材料,更加优选具有适度的弹性的弹性材料。通过赋予密封部件42适度的弹性,可以将密封部件42以压缩了的状态配置于集电板20和电池壳体10的间隙,可以通过对抗压缩的反作用力严密地封闭集电板20和电池壳体10的间隙(即,焊接时金属粒等焊接飞溅物会飞散的间隙)。由此,可以构筑更加牢固的密封构造40(飞溅物飞散防止构造)。作为这样的密封部件42的构成材料,可以举出例如三元乙丙橡胶(EPDM等)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、氟系树脂(例如PFA)等树脂材料。
根据本实施方式的构成,在通过焊接集电板20的一部分和电池壳体的底部16使其相互固定的电池100中,在焊接部30的周边形成有空间包围该焊接部30的周围的密封构造40,因此可以在空间上将该焊接部30从电极体80的周边隔离。由此,可以将在焊接时会从焊接部(形成焊接部的部分)产生的异物(例如焊接时火花状飞散的金属粒等焊接飞溅物等)阻止在焊接部周边,可以防止该异物飞散到电极体的周边。其结果,可以避免由于该异物进入电极体内部所导致的不良情况(由于进入电极体的正负极之间所导致的微小短路等)。
另外,由于没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可以以大的输出稳定地(质量稳定性良好地)进行焊接。因此可以提高焊接质量,降低电池的内部电阻。即,根据本发明的构成,可以提供具有优良的电池性能且具有高可靠性的密闭型电池。
另外,在该实施方式中,作为密封构造40的一部分,具备配置在集电板20和电池壳体的底部16的间隙的密封部件42。根据该构成,可以通过将密封部件42配置在集电板20和电池壳体的底部16的间隙这样的构成,简单地构筑适于本发明的目的的密封构造40(飞溅物飞散防止构造)的一部分。
此外,在该实施方式中,集电板20具有突出部24,该突出部24为焊接固定在电池壳体的底部16的部位、且突出向所述电池壳体10侧突出。而且,所述密封部件42配置成包围所述突出部24的周围。通过这样在集电板20设置突出部24,集电板20和电池壳体10的焊接部位的位置对齐变得容易,可以容易地(且以稳定的状态)进行集电板20和电池壳体的底部16的焊接。除此之外,通过用密封部件包围突出部24的周围这样的简易的构成,可以可靠地将在焊接时飞散到突出部的周边的异物阻止在由密封部件包围的区域内。
密封构造40只要在焊接部(形成焊接部的部分)30的周边以将会从焊接部30产生的异物阻止在焊接部周边的方式形成即可,若举出一例,则只要形成为包围该焊接部30的周围(优选使焊接部30密闭)即可。因此,使用何种部件构筑密封构造40,可根据焊接部及其周边构造(例如集电板的形状、电池壳体的形状、焊接部的数量等)适当变更。例如,密封部件42,只要通过组合该密封部件42、集电板20的一部分和电池壳体10的一部分,以可以将会从焊接部30产生的异物阻止在焊接部周边的方式形成即可,因此,密封部件42的形状不仅限于包围所述的突出部24的周围的形状(在此为环状垫),也可以为其他的形状。另外,在多个部位焊接集电板20和电池壳体10的情况下,既可以在多个部位形成分别包围各个焊接部的密封构造,也可以形成1个汇总包围包含多个焊接部的区域整体的密封构造。
此外,对本实施方式所涉及的负极集电板20的其他的特征部分进行说明。在该实施方式中,负极集电板20为形成为十字状的板状的部件。负极集电板20包括位于中央部分的突出部24和从该突出部24向外周侧延伸的平坦部26。突出部24为如上所述通过焊接固定在电池壳体底部16的部位。突出部24的突出面优选是平坦形成。由此,可以提高与电池壳体10的接合强度。
平坦部26具有焊接在卷绕电极体的负极84的部位。在图1的例子中,平坦部的上侧面的一部分被焊接在卷绕电极体的负极84。优选这样平坦地形成与卷绕电极体的负极84焊接的焊接部分。由此,可以提高与卷绕电极体的负极84接合的接合强度。
另外,平坦部26具有与密封部件42接触的部位。在图1的例子中,平坦部的下侧面的一部分与密封部件42接触。优选是这样平坦地形成与密封部件42接触的部分、且配置成与电池壳体的底部16大致平行。根据该构成,在焊接时,将密封部件42夹期间而使集电板20和电池壳体的底部16大致平行地相对配置。因此,可以一边对集电板20和电池壳体底部26的接触面(焊接面)施加均匀的载重一边在稳定的状态下进行焊接。其结果,可以提高焊接质量,减少焊接不良,抑制电池个体间的焊接质量的不均。
接着,参照图3A和图3B,对集电板20和电池壳体底部16的焊接工序进行说明。图3A为集电板20和电池壳体底部16焊接前的状态,图3B为集电板20和电池壳体底部16焊接后的状态。在此,作为一例,对通过电阻焊接将集电板20接合于电池壳体10的情况进行说明。
首先,如图3A所示,在进行焊接之前,配置成由密封部件42包围突出部24的周围。在该实施方式中,将集电板20的突出部24穿过环状密封部件42的中心孔,配置成使该突出部24的前端(突出面)与电池壳体底部16的上侧面相对。此时,优选是将集电板20配置在电池壳体10内的预定位置(图中底部16的中央附近),使得集电板的平坦部26隔着密封部件42与电池壳体的底部16大致平行。环状密封部件42的厚度比突出部24的突出量大一些,因此可隔着一定的间隙来配置突出部24的前端和电池壳体的底部16。
接着,在将棒状的电极60a插入电池壳体10,使该棒状电极60a的前端通过卷绕电极体80的中空部分与突出部24的背面(凹面)接触。而且,使另一方的棒状电极60b与电池壳体的底部16的背面(图中下侧面)接触。
接着,如图3B所示,通过由棒状电极60a、60b以适当的按压力按压,使突出部24的前端(突出面)和电池壳体底部16的上侧面接触。此时,通过来自棒状电极60a、60b的适当的按压力,将密封部件42以压缩了的状态配置在集电板20和电池壳体10的间隙。而且,通过对抗该压缩的反作用力,由密封部件42更加牢固地密封集电板20和电池壳体10的间隙,由此构筑由集电板20的一部分、电池壳体底部16的一部分和密封部件42包围突出部24(形成焊接部30的部分)的周围的密封构造40。这样一来,在进行焊接之前,在形成焊接部30的部分的周边形成包围形成该焊接部30的部分的周围的密封构造40。
这样形成密封构造40之后,通过利用电阻焊接来焊接由该密封构造40包围的集电板20的一部分和电池壳体的底部16,形成焊接部30。在该实施方式中,一边由棒状电极60a、60b适当按压一边在该电极之间进行通电。若这样做,则突出部24和电池壳体底部16的接触部分由于通电产生的电阻发热而变为局部软化熔融状态,进而通过来自棒状电极60a、60b的按压力压接而一体化。此时,虽然从变为了软化熔融状态的部分(形成焊接部30的部分)产生焊接飞溅物等异物,但在本实施方式中,可以由密封构造40(在该例中由集电板20的一部分、电池壳体底部16的一部分和密封部件42包围的构造)将该异物阻止在焊接部30的周边。
其后,通过停止加压、通电来使熔融部分凝固,形成将集电板20的一部分和电池壳体10的底部16相互焊接固定而成的焊接部30。这样一来,可以通过电阻焊接来焊接固定集电板20的一部分和电池壳体底部16。
根据本实施方式的制造方法,在形成包围形成焊接部30的部分的周围的密封构造40之后,进行焊接(在此通过通电进行加热),因此可以将在焊接时会从形成焊接部30的部分(典型的是变为了软化熔融状态的部分)产生的异物(例如焊接飞溅物等)阻止在焊接部30的周边。由此,可以避免由于飞散了的异物(例如焊接飞溅物等)进入电极体内部所导致的不良情况,可以提供可靠性高的密闭型电池100。另外,由于没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可以以大的输出稳定地(质量稳定性良好地)进行焊接。因此,可以提高焊接质量,降低电池的内部电阻。此外,在该实施方式中,在集电板20和电池壳体10的间隙配置构成所述密封构造40的一部分的密封部件42,而且,通过将集电板20按压在电池壳体的底部16时的载重使密封部件42压缩。根据该结构,可以通过将密封部件42配置在集电板20和电池壳体10的间隙这样的简易的处理,构筑牢固的密封构造(飞溅物飞散防止构造)。
此外,在该实施方式中,所述集电板20具有与密封部件42接触的平坦部26。而且,在所述焊接时,将集电板20配置在电池壳体10内的预定位置,使得平坦部26与所述电池壳体的底部16大致平行。根据该方法,在焊接时,将密封部件42夹在其间而使集电板20和电池壳体的底部16大致平行地相对配置。因此可以一边对集电板20和电池壳体底部16的接触部分(形成焊接部的部分)施加均匀的载重一边以稳定的状态进行焊接。其结果,可以提高焊接质量,减少焊接不良,抑制电池个体间的焊接质量的不均。
在所述的例子中,对通过电阻焊接来焊接集电板20和电池壳体10的情况进行了说明,但不限于此,可以优选采用所述焊接以外的方法例如凸焊接、激光焊接、或电子束焊接。特别是,在集电板20形成焊接部的部分(在此集电板20的突出部)设置突出(突起)来进行焊接(典型的是凸焊)的情况下,在将设置有突出(突起)的集电板20按压在电池壳体的底部16时,通过夹在集电板20和电池壳体10之间的密封部件42的存在(通过弹性产生的反作用力),可以消除以突出(突起)为支点集电板20倾斜的不良情况。由此,可以以稳定的状态进行集电板20和电池壳体底部16的凸焊,可以令人满意地减少焊接不良。
接着,还参照图4,对可在本实施方式中使用的密闭型电池100的构成和构成密闭型电池的各材料等进行详细说明。图4是示意表示密闭型电池100的外观的外观示意图。本实施方式所涉及的电池100与以往的电池同样,典型的是具备电极体80和电池壳体10,所述电极体80具备预定的电池构成材料(正负极各自的活性物质、正负极各自的集电体、隔板等),所述电池壳体10收容该电极体80和适当的电解液。
如图4所示,电池壳体10为具有可收容卷绕电极体80的形状(在此为有底筒状)的有底的容器。电池壳体10的一端(在图1中为上端)具有开口部14,通过该开口部14可收容电极体80。构成电池壳体10的材料,优选是质量轻且导电性好的金属制材料,作为这样的金属制材料,可以举出例如铝、不锈钢、镀镍钢等。在该实施方式中,电池壳体10通过将镀镍钢板加工成有底筒状来形成。另外,在电池壳体10的开口部14隔着垫(未图示)安装有盖体12。作为盖体12的构成材料,优选是质量轻且导电性好的金属制材料,在该实施方式中,优选使用铝制的盖体。
收容于电池壳体10的电极体80与配备在典型的锂离子电池的电极体同样,由预定的电池构成材料(正负极各自的活性物质、正负极各自的集电体、隔板等)构成。在该实施方式中,电极体80为卷绕电极体(涡卷型的电极体)。卷绕电极体80如图1所示,通过将正极片和负极片与2片隔片一起层叠、接着使用中空圆筒状的卷芯81进行卷绕来形成。另外,在卷绕时,一边在相对于卷绕电极体80的卷绕方向的横向上稍稍错开正极片和负极片一边进行卷绕,其结果,正极片和负极片的一端的一部分分别从卷绕芯部分82(即紧密卷绕有正极片的正极活性物质层形成部分、负极片的负极活性物质层形成部分和隔片的部分)向外方突出(伸出)。在未图示的正极侧突出部分(即正极活性物质层的非形成部分)附设有正极集电板(未图示),与盖体12(在该实施方式中为正极端子)电连接。另一方面,在负极侧突出部分(即正极活性物质层的非形成部分)84如上述那样附设有负极集电板20,与电池壳体10(在该实施方式中为负极端子)电连接。
负极集电板20和负极侧突出部分(卷绕电极体的负极)84的接合方法没有特别限定,可以通过例如激光焊等容易地进行接合。在该实施方式中,负极集电板20的上侧面通过激光焊被接合固定在负极侧突出部分84的端面(图1中下侧面)。另外,集电板20和电池壳体底部16的接合方法没有特别限制,可以通过例如电阻焊接(例如凸焊)、激光焊接和电子束焊接中的任一方优选地进行焊接固定。在本实施方式中,通过在焊接部30的周边设置密封构造40(飞溅物飞散防止构造),没有必要担心焊接飞溅物等的飞散,因此可以从所述焊接方法中适当采用优选的方法。
构成卷绕电极体80的材料和部件自身可以与以往的锂离子电池的电极体相同,没有特别限制。例如,正极片可以通过将锂离子电池用正极活性物质层赋予到长形状的正极集电体上来形成。正极集电体优选使用铝箔(本实施方式)以外的适用于正极的金属箔。正极活性物质没有特别限定,可以使用以往以来用于锂离子电池的物质的一种或两种以上。作为优选例,可以举出LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2等。
另一方面,负极片可以通过将锂离子电池用负极活性物质层赋予到长形状的负极集电体上来形成。负极集电体优选使用铜箔(本实施方式)以外的适用于负极的金属箔。负极活性物质没有特别限定,可以使用以往以来用于锂离子电池的物质的一种或两种以上。作为优选例,可以举出石墨碳、无定形碳等碳系材料、含有锂的过渡金属氧化物和/或过渡金属氮化物等。
另外,作为在正负极片之间使用的适合的隔片,可以举出由多孔质聚烯烃系树脂构成的隔片。在使用固体电解质或凝胶状电解质作为电解质的情况下,有时可以不用隔板(即在这种情况下,电解质自身可作为隔板起作用。
收容于电池壳体内的电极体不限定于所述卷绕类型。例如,也可以是将正极片和负极片与隔板(或者可作为隔板起作用的固体或凝胶状电解质)一起交互层叠而成的层叠型的电极体。
与所述电极体一起收容于电池壳体10的电解质为例如LiPF6等的锂盐。例如,可以将适当量(例如浓度1M)的LiPF6等的锂盐溶解于碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合溶媒(例如质量比1∶1)那样的非水电解液来作为电解液使用。通过将卷绕电极体80收容于电池壳体10并且注入所述电解液并密封,可构筑本实施方式的密闭型电池100。
本实施方式所涉及的密闭型电池100可适于用作特别是搭载于汽车等车辆的电机(电动机)用电源。即,如图5所示,将本实施方式所涉及的电池100作为单电池在预定的方向上进行配置,在该配置方向上约束该单电池,由此构筑电池组200,可以提供具备该电池组作为电源的车辆1(典型的是汽车、特别是混合动力车、电动车、燃料电池车那样的具备电动机的汽车)。
以上,通过优选的实施方式对本发明进行了说明,但这样的记述并非限定事项,当然可以进行各种改变。例如,在图1所示的例子中,示出了通过电阻焊接将集电板20的突出部24接合在电池壳体底部16的一个例子,但不限于此。也可以设为如下:例如,如图6所示,在电池壳体底部16a形成向集电板20a侧突出的突出部18a,通过从电池壳体10a的外侧焊接(例如激光焊)接合该突出部18a和平板状集电板20a。在如图6所示的构造中,也可通过在焊接部30的周边形成密闭该焊接部30的周围的密封构造40(图中由集电板20a、电池壳体底部16a和密封部件42a包围突出部18a(特别是焊接部30a)的周围的构造),避免焊接时向电极体80a混入异物。
另外,密闭型电池的种类不限于所述的锂离子电池,也可以是电极体构成材料和/或电解质不同的各种内容的电池、例如将锂金属和/或锂合金作为负极的锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池或者双电层电容器。另外,在所述的例子中,对电极壳体构成负极端子的情况进行了说明,但对电极壳体构成正极端子的情况也可通过同样的构成得到同样的作用效果。
根据本发明的构成,可以提供一种具备在焊接时可抑制焊接飞溅物等异物的飞散(特别是向电极体内部的侵入)的集电构造的电池。
Claims (10)
1.一种电池,其特征在于,具备:
具备正板和负极的电极体;
收容所述电极体的有底的电池壳体;和
集电板,其连接所述电池壳体与所述电极体的正负极的某一方;
所述集电板的一部分和所述电池壳体的底部通过焊接相互固定,
在包括所述焊接的部分的焊接部的周边形成有密封构造,所述密封构造为:以包围该焊接部的周围的方式配置由弹性材料构成的密封部件,通过该密封部件在空间上将该焊接部从所述电极体的周边隔离,
所述密封部件以压缩了的状态配置于所述集电板与所述电池壳体的间隙,
所述集电板上形成有露出所述电极体的端面的缺口,所述密封部件被形成为该密封部件的外周比所述缺口位于内侧,且在空间上将形成所述焊接部的部分从包含所述缺口的所述电极体的周边隔离。
2.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述集电板具有突出部,该突出部为焊接固定在所述电池壳体的底部的部位、且向所述电池壳体侧突出,
所述密封部件配置成包围所述突出部的周围。
3.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述集电板具有与所述密封部件接触的平坦部,该平坦部配置成与所述电池壳体的底部大致平行。
4.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述集电板的一部分与所述电池壳体的底部通过电阻焊接、激光焊接和电子束焊接中的任一方来焊接。
5.一种电池的制造方法,所述电池具备:具备正极和负极的电极体;收客所述电极体的有底的电池壳体;和集电板,其连接所述电池壳体与所述电极体的正负极的某一方;所述电池具有所述集电板的一部分和电池壳体的底部通过焊接相互固定而成的焊接部,所述制造方法的特征在于,
在进行所述焊接之前,在形成所述焊接部的部分的周边形成密封构造,所述密封构造为:将由弹性材料构成的密封部件以包围形成该焊接部的部分的周围的方式配置且以压缩了的状态配置于所述集电板与所述电池壳体的间隙,通过该密封部件在空间上将形成该焊接部的部分从所述电极体的周边隔离,
在所述集电板上形成露出所述电极体的端面的缺口,
所述密封部件的外周比所述缺口位于内侧,
通过所述密封部件在空间上将形成所述焊接部的部分从包含所述缺口的所述电极体的周边隔离。
6.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,
所述集电板具有突出部,该突出部为焊接固定在所述电池壳体的底部的部位、且向所述电池壳体侧突出,
在进行所述焊接之前,通过所述密封部件包围所述突出部的周围。
7.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,
所述集电板具有与所述密封部件接触的平坦部,
在所述焊接时,以所述平坦部与所述电池壳体的底部大致平行的方式将所述集电板配置在电池壳体内的预定位置。
8.根据权利要求5所述的制造方法,其特征在于,
在形成了所述密封构造之后,通过电阻焊接、激光焊接和电子束焊接中的任一方来焊接由该密封构造包围的所述集电板的一部分和所述电池壳体的底部,由此形成所述焊接部。
9.一种具备权利要求1所述的电池的车辆。
10.一种具备通过权利要求5所述的制造方法制造出的电池的车辆。
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