CN102610782A

CN102610782A - 电池盖组件

Info

Publication number: CN102610782A
Application number: CN2011104561849A
Authority: CN
Inventors: 太田忠伸; 内田安则
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-25
Also published as: US20120183844A1; JP2012150985A

Abstract

本发明公开了一种电池盖组件，包括盖件和一对电极端子。该对电极端子之一设置有通过塑性加工由棒材一体方式形成的集电端子、棒状贯穿部、凸缘以及外端子。

Description

电池盖组件

技术领域

本发明涉及用于密封电池容器开口的盖组件。该盖组件设置有例如这样的盖件，至少一对电极端子贯穿该盖件。

背景技术

近年来，由于锂离子蓄电池(锂离子二次电池，lithium-ionsecondary batteries)不仅具有较大容量或较高输出功率，还表现出较高的能量密度，由此，锂离子蓄电池用于向例如便携式或可移动式电子设备甚至向电动车提供电力的电源而受到关注。

通常，通过将构成发电部件的缠绕电极组件连同非水性电解质溶液放置于电池容器内，然后用电池盖组件密封电池容器的开口，制成锂离子蓄电池。

图9示出常规电池盖组件之一的分解轴测图。常规电池盖组件100包括一对电极端子(140，140)。该对电极端子(140，140)不仅贯穿盖件130，并固定于盖件130。该对电极端子(140，140)分别由集电端子142和外端子(有时也称为Z形端子)144组成。集电端子142与电池容器内部的电极组件相连接，而外端子144与电池容器外部的连接部件160相连接。通过压接铆钉143，不仅使集电端子142和外端子144彼此相连结，而且将集电端子142和外端子144牢固固定于盖件130。注意，集电端子142设置有贯穿盖件130的铆钉143。另外，密封橡胶件152和树脂制成的下侧垫片153插入集电端子142与盖件130之间，以及，树脂制成的上侧垫片154进一步置于盖件130与外端子144之间。

然而，具有上述构造的电池用常规盖组件100存在成本高的问题，因为其如上所述包括许多组成部件。此外，因为成对电极端子(140，140)由通过压接铆钉143而贴附成一体的集电端子142和外端子144构成，还带来另一问题，即，集电端子142与外端子144之间导电性能的可靠性降低。

顺便提及，从结构的角度，可以将集电端子142分成铆钉143和其余部分(或一般部分)141。一般部分141可以由具有薄的壁厚的板状原料或加工件制成，因为其仅需设置有最小化的横截面积以用于导电。然而，铆钉143需要壁厚比一般部分141厚的原料或加工件，这是因为需要使原料进行很大程度的变形以通过铆接进行连结。结果，这还会引起另一问题，由于未用材料或浪费材料比例高，制造集电端子142时的产量或材料利用率会较差。

日本未经审查的专利申请公开No.11-329,380披露了这样一种技术，通过使集电端子和Z形端子之间的连接在结构上简化，减少组成部件的数量。然而，所披露技术对改善产量或材料利用率几乎没有贡献，也不能提高集电端子与Z形端子之间导电性能方面的可靠性。

发明内容

本发明着眼于解决上述问题。因此，本发明的目的是提供一种电池盖组件，该盖组件包括数量尽可能少的组成部件，以及，该盖组件的电极端子不仅提高了导电性能方面的可靠性，而且改善了产量或材料利用率。

根据本发明的电池盖组件包括盖件和一对电极端子，该一对电极端子不仅贯穿盖件，并且安装于盖件，该一对电极端子之一包括：

集电端子，其与电极导电；

棒状贯穿部，其贯穿盖件；

凸缘，其围绕作为假想轴向中心的棒状贯穿部延伸成盘状；

外端子，其与外部连接部件相连接；

集电端子、棒状贯穿部、凸缘以及外端子通过塑性加工由棒材一体方式形成；以及

接合装置，其与凸缘协同操作，以将盖件保持在接合装置与凸缘之间，从而通过凸缘和接合装置来固定盖件。

优选地，根据本发明的电池盖组件可进一步包括施加于贯穿部的接合槽，以及，接合装置可包括用于与接合槽相接合的止动环。

此外，在根据本发明的电池盖组件中，优选地：

棒材可具有给定外径d；

凸缘可具有另一给定外径D；以及

后一外径D与前一外径d的比值D/d处在1.5至2.5的范围内。

此外，优选地，根据本发明的电池盖组件可进一步包括密封件，该密封件置于贯穿部与盖件之间，以对贯穿部与盖件之间的间隙进行密封。另外，更优选的是，密封件包括密封橡胶件，在安装时，该密封橡胶件以20％至50％范围内的压缩率进行变形。此处应注意的是，在本文中术语“压缩率”指，安装时密封橡胶件可以从其原始形状变形成已变形形状的比率。例如，“压缩率”可以通过下式确定：

压缩率(％)＝{(t₀-t₁)/t₀}×100

其中，t₀表示密封橡胶件的原始厚度；以及，t₁表示安装后密封橡胶件的压缩厚度。

与具有上述结构的常规电池盖组件相比，由于本发明电池盖组件包括各自通过塑性加工由单一棒材一体方式制成的一对电极端子，根据本发明的电池盖组件允许制造者明显减少组成部件的数量。此外，与通过压接使两个组成部件成为一体来制造常规盖组件的电极端子相比，由于本发明电池盖组件的一对电极端子各自由单个的独立棒材或工件一体形成，制造者可以以更高的产量或材料利用率来制造根据本发明的电池盖组件。另外，由于本发明电池盖组件所包括的一对电极端子不存在电极端子之间导电性能的常见问题，本发明电池盖组件使得不再必须进行导电性检查，甚至可以省去此导电性检查。

此外，根据本发明的电池盖组件可进一步包括止动环，该止动环使得接合装置与施加于一对电极端子之一的贯穿部中的接合槽相接合，从而将一对电极端子之一固定于盖件。在这种优选方式中，止动环连同凸缘能够牢固地将盖本体保持在止动环与凸缘之间。因而，能够提供可靠的刚性用于将成对电极端子固定就位于盖件。另外，由于此优选方式使用这样的简化结构进行固定，此简化结构允许各组成部件(例如，接合装置或止动环、以及施加有接合槽的贯穿部)的装配精度波动更小。从而，能够高度精确地将成对电极端子固定于盖件。

另外，根据本发明的电池盖组件可进一步包括置于凸缘与盖件之间的密封件。结果，由于密封件可靠地对成对电极端子的棒状贯穿部与该贯穿部所穿透的盖件之间的间隙进行密封，本发明的电池盖组件具有更高的密封性能。

附图说明

通过下文结合附图和详细描述进行的具体说明，本发明的上述及其它优点将更为明了，所有这些内容都构成本文披露内容的一部分。

图1为示出锂离子蓄电池构造的概略图；

图2为轴测图，示出根据本发明一个实施例的电池盖组件；

图3为沿图2中假想点划线3-3所取的剖视图；

图4为轴测图，示出引向根据本实施例电池盖组件的电极端子；

图5为图示根据本实施例电池盖组件加工步骤的说明图：其中，

图5A示出加工步骤之前的线材坯(rod stock)；图5B示出进行了锻造步骤的线材坯；以及，图5C示出进行了弯曲步骤的线材坯；

图6为图示根据本实施例电池盖组件的其它加工步骤的另一说明图：其中，图6A示出正在进行安装步骤的中间步骤的电极端子；以及图6B示出已进行了安装步骤的中间步骤的电极端子；

图7为图示根据本实施例电池盖组件的其它加工步骤的又一说明图：其中，图7A示出进行了压制步骤的半成品电极端子；以及图7B示出进行了弯曲步骤以及冲压步骤的半成品电极端子；

图8为示出止动部(detent)的轴测图，该止动部用于防止根据本实施例电池盖组件的电极端子发生旋转或摆动；以及

图9为示出电池用常规盖组件的分解轴测图。

具体实施方式

上文中总体描述了本发明，参照下面的具体优选实施例将获得对本发明的进一步理解，本文中，这些优选实施例仅为例示说明之用，并不用于限定所附权利要求的范围。

实施例

下面，参照附图，详细描述根据本发明一个实施例的电池盖组件。图1示出锂离子蓄电池1构造的概略图。图2示出根据本实施例的电池盖组件10的轴测图。图3示出沿图2中假想点划线3-3所取的盖组件10的剖视图。

如图1所示，锂离子蓄电池1包括容器2、电极组件4、一对电极端子(40，40)、以及一对连接部件(60，60)。容器2大致形成为矩形平行六面体状。电极组件4缠绕成扁平状，并容纳在容器2内。成对电极端子(40，40)连接于电极组件4的轴向相对端(即，图1中的左、右相对端)。成对连接部件(60，60)在容器2外部与成对电极端子(40，40)电连接。此外，容器2中保持有未示出的电解质溶液。另外，电极组件4浸入电解质溶液中。

容器2包括箱状容器本体20和盖件30。容器本体20在顶部具有开口。盖件30安装至容器本体20的开口，从而对容器本体20进行密封。注意，成对电极端子(40，40)不仅分别在相对端贯穿盖件30，而且固定于盖件30，从而构成根据本实施例的电池盖组件10，如图2所示。

如图2所示，相对于假想轴L，在纵向假想将盖件30分成两半，根据本实施例的电池盖组件10构造成为基本对称。因此，下面主要对图中的盖组件10左侧部分进行说明。

如图3所示，密封件50置于电极端子40与盖件30之间。具体而言，密封件50包括橡胶密封件52和树脂垫片54。橡胶密封件52从内侧与盖件30相接触，而树脂垫片54从外侧与盖件30相接触。经由密封件50即橡胶密封件52和树脂垫片54，接合装置70(例如E形止动环)将电极端子40在适当的位置固定于盖件30。

下面，对根据本实施例电池盖组件10的构成部件之一，即，电极端子40进行详细说明。图4示出电极端子40的轴测图。如图所示，电极端子40包括扁平的集电端子42、外端子44、以及贯穿部43。集电端子42用于与电极组件4的相对端之一相连。外端子44用于与一对连接部件(60，60)之一相连接。贯穿部43不仅使集电端子42与外端子44成为一体，而且贯穿盖件30。

贯穿部43设置有弯曲部43a和棒状直立部43b。弯曲部43a从集电端子42的顶端朝盖件30短边之一大致水平延伸。直立部43b从弯曲部43a的顶端大致垂直向上延伸。直立部43b设置有凸缘43c。凸缘43c围绕作为假想轴向中心的直立部43b伸展成盘状。此外，将接合槽43d施加于直立部43b的位于凸缘43c上方的外周上侧。接合槽43d用于与接合装置70相接合。另外，将直立部43b制成为与扁平化以水平延伸的扁平外端子44相连续。此外，外端子44设置有插入孔44a，将一对连接部件(60，60)之一插入该插入孔44a。

例如，可以如图5至图7所示，使用线材坯(rod stock)400(用于形成电极端子40的材料)和盖件30(用于密封容器本体20的部件)，制成根据本实施例的包括上述电极端子40的电池盖组件10。

首先，准备用于制造电极端子40的材料，柱状线材坯400，如图5A所示。然后，对线材坯400进行锻造，从而使坯料在纵向流态化，以形成凸缘43c，如图5B所示。这里应注意的是，当线材坯400的外径为d而凸缘43c的外径为D时，优选的是，后一外径与前一外径的比值D/d可处在1.5至2.5的范围内。因为凸缘43c作为橡胶密封件52的座件，当比值D/d小于1.5时，橡胶密封件52可能无法产生足够的密封性能。此外，凸缘43c几乎不能表现出充足的刚性以将成品电极端子40在适当的位置固定于盖件30。另外，显然，凸缘43c具有的外径D小于盖件30短边的长度。接着，于凸缘43c上方在线材坯400中线材坯上侧部402的外周面中施加接合槽43d。接合槽43d可以通过切削加工形成，也可以通过压制加工而压成。之后，于凸缘43c下方在线材坯400下侧部404处，使线材坯400经受弯曲，从而使其具有上述弯曲部43a，如图5C所示。

然后，如图6所示，于弯曲部43a下方，在线材坯下侧部404处对线材坯400进行压制并使其弯曲。这样，制成具有前述形成的集电端子42的半成品电极端子410。此外，如图6A所示，半成品电极端子410的线材坯上侧部402依序插入橡胶密封件52、盖件30、以及树脂垫片54，从而使这些部件叠置于凸缘43c上。组装操作之后，使接合装置70与半成品电极端子410的接合槽43d相接合，以将半成品电极端子410在合适的位置固定于盖件30。应注意的是，接合装置70并不特别局限于本文所给出的，因此，可以使用止动环，例如E形止动环或者卡子状止动环，作为接合装置70。另外，橡胶密封件52可优选表现出具有20％至50％的压缩率。当橡胶密封件52表现出低于20％的压缩率时，橡胶密封件52可能无法在凸缘43c与盖件30之间产生足够的密封性能。另一方面，当橡胶密封件52表现出高于50％的压缩率时，在异常压缩负荷下，橡胶密封件52可能断裂或断开。压缩率可优选处于30％至40％范围内。

接着，对从盖件30伸出的线材坯上侧部402进行压制，以使其成为扁平板状，如图7A所示。然后，使所得到的扁平线材坯上侧部402水平弯折，之后在前端附近进行冲压穿孔，以形成插入孔44a，如图7B所示。这样，完成外端子44。此外，如图2所示，将用于固定一对连接部件(60，60)之一的固定部件62，放置于盖件30中朝向外端子44插入孔44a的顶面上。例如，固定部件62可以为树脂部件，将螺帽插入其中，以通过螺旋连接将连接部件60固定就位。

除了由线材坯400一体方式形成电极端子40之外，可以用与常规作法相同的方式制造根据本实施例的电池盖组件10。例如，可以适当地采用金属来制造线材坯400，所述金属选自由铝、铝合金、铜和铜合金组成的组。此外，可以与根据现有技术制造电池用常规盖组件100的橡胶密封件152常规使用的方式相同，适当地使用二元乙丙橡胶(或三元乙丙橡胶(EPDM))、或丁腈橡胶(nitrile rubber或acrylonitrile-butadiene rubber(或NBR))，制造插入凸缘43c与盖件30之间的橡胶密封件52。此外，可以使用由树脂诸如四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinylether copolymer或PFA)制成的树脂密封件，来替代橡胶密封件52。

根据本实施例，以上述方式组装的电池盖组件10包括由单一线材坯400制成的一对电极端子(40，40)。即，可以通过塑性加工，分别将单个的独立线材坯400弯折成预定构造，制成该对电极端子(40，40)。从而，与常规盖组件100中成对电极端子(140，140)的制造不同，不需要准备额外的材料用于形成某些部件，例如铆钉143。由于现有技术的成对电极端子(140，140)常规通过使多个组成部件一体化而形成，诸如待铆接到一起的集电端子142和Z形外端子144，与制造包括这种成对电极端子(140，140)的现有技术盖组件100相比，本发明允许制造者以更佳的产量或材料利用率来形成包括成对电极端子(40，40)的盖组件10。此外，本发明盖组件10允许制造者省去了常规生产需要进行的电流连续性(导通)测试，这是因为本发明解决了常规盖组件100中从成对集电端子(143，143)到成对外端子(144，144)或相反流向的电流连续性(导通)的问题。即，成对电极端子(40，40)不存在集电端子42与外端子44之间导电性能的问题。

根据本发明的电池盖组件并不局限于上述实施例。在不偏离或脱离本发明精神或范围的情况下，可以对根据本实施例的电池盖组件进行变化或修改。

例如，树脂垫片54可以设置有阶部或肩部54a，如图8所示。由于如此形成的阶部或肩部54a置于接合装置70的相对端之间，阶部或肩部54a可以避免成对电极端子(40，40)之一围绕棒状贯穿部43b(其作为假想轴向中心)相对于树脂垫片54发生旋转或摆动。

此外，根据本实施例的电池盖组件10包括彼此独立制成的树脂垫片54和固定部件62。然而，本发明的盖组件10也可以包括单一组成部件，其设置有一体化的树脂垫片54和固定部件62。这种一体化允许制造者进一步减少用于形成本发明盖组件10的组成部件数量。

工业应用

可以采用根据本发明的电池盖组件合适地作为用于方形待密封电池盖组件，以制成用于电动车或便携式电子设备的动力源或电源。

虽然结合优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域普通技术人员容易理解，可以在所附权利要求限定的本发明精神及范围内对其进行多种改进及变化。

Claims

1.一种电池盖组件，所述盖组件包括盖件以及一对电极端子，所述一对电极端子不仅贯穿所述盖件，并且安装于所述盖件，所述一对电极端子之一包括：

集电端子，其与电极导电；

棒状贯穿部，其贯穿所述盖件；

凸缘，其围绕作为假想轴向中心的所述棒状贯穿部延伸成盘状；

外端子，其与外部的连接部件相连接；

所述集电端子、所述棒状贯穿部、所述凸缘以及所述外端子通过塑性加工由棒材一体方式形成；以及

接合装置，其与所述凸缘协同作用，以将所述盖件保持在所述接合装置与所述凸缘之间，从而通过所述凸缘和所述接合装置固定所述盖件。

2.根据权利要求1所述的盖组件，进一步包括施加于所述贯穿部的接合槽，其中，所述接合装置包括用于与所述接合槽接合的止动环。

3.根据权利要求1所述的盖组件，其中：

所述棒材具有给定外径d；

所述凸缘具有另一给定外径D；以及

后一外径D与前一外径d的比值D/d处于1.5至2.5范围。

4.根据权利要求1所述的盖组件，进一步包括密封件，所述密封件置于所述贯穿部与所述盖件之间，以对所述贯穿部与所述盖件之间的间隙进行密封。

5.根据权利要求4所述的盖组件，其中，所述密封件包括密封橡胶件，在安装时，所述密封橡胶件以20％至50％范围的压缩率进行变形。

6.根据权利要求1所述的盖组件，进一步包括止动部，用于防止所述一对电极端子之一旋转或摆动。

7.根据权利要求1所述的盖组件，其中，分别地，所述一对电极端子包括通过塑性加工由棒材一体方式形成的所述集电端子、所述棒状贯穿部、所述凸缘以及所述外端子，以及，包括所述接合装置。