CN102792481A - 电池的制造方法以及电池 - Google Patents
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Abstract
电池（10）具有：有贯通孔（33、33）的容器（30）；以使一部分向容器外突出的状态固定于贯通孔的电极端子（40）；和介于容器与电极端子之间安装的绝缘部件（50）。电极端子，在容器的贯通孔的贯通方向的端部，包含从外周部向内侧作为平坦的面而形成的挤压面（43）；隔着绝缘部件将电极端子插入贯通孔的内侧；挤压电极端子的挤压面，使电极端子的外周部的一部分向贯通孔的内周面侧鼓出，由此形成鼓出部（44），通过来自鼓出部的面压将电极端子固定于贯通孔。根据本发明，能够提高容器与电极端子的固定部的密封性优异的电池。
Description
技术领域
本发明涉及电池，特别涉及在以贯通容器并向其外突出的状态固定电极端子的电池中、提高容器与电极端子的固定部的密封性的技术。
背景技术
一般而言，成为电池的外壳（外装）的容器包括收纳部、盖部等。收纳部是收纳成为电池的发电元件的电极体的部件，具有一面开口的有底筒形状。盖部是具有与收纳部的开口面相应的形状的平板状部件，将收纳部的开口面堵塞。
在盖部上设有一对贯通孔，分别从该贯通孔向外突出地设有电极端子（正极端子、负极端子）。电极端子是用于将在电极体产生的电力向外部取出的正极以及负极的外部端子。
另外，在容器上设有能够在厚度方向上连通的安全阀等安全装置。例如，安全阀在由于内部短路等电池的不良情况而在电池内部产生大量的气体的情况下工作，通过使电池内外连通而防止内压上升。
在电池为锂离子二次电池等非水电解质电池的情况下，若水分混入电池内部则会影响性能，所以需要充分提高电池的密闭度。另外，在内压由于电池内部的不良情况等而上升了的情况下，需要将其他部位可靠地密封使得所述安全装置能可靠地工作。
另外，在一般的电池的容器中，收纳部与盖部通过焊接等而牢固地接合，所以在电极端子与盖部的固定部，要求：用于使电极端子不会从电池脱落的防脱落性、用于使电池内部的电解液或者在电池内部产生的气体不会从电极端子的周围泄漏的密封性以及电极端子与外壳容器的绝缘性等。
即，在电池的制造工序中，在将电极端子固定于盖部的贯通孔时，需要充分确保该固定部的密封性。
在专利文献1中，公开了如下所述的技术：在电极端子从电池的盖部突出地设置的电池中，通过介于盖部与电极端子之间安装绝缘部件，在盖部上的绝缘部件的周边设置翻边部，从与盖部的延伸方向平行的方向对翻边部进行敛缝（かしめ），以确保盖部与电极端子之间的密封性。
然而，当伴随着电池的重复使用，冷却·升温的冷热循环反复进行时，鼓出部要缓缓回到敛缝前的形状的作用显现，变得松弛，其密封性能恶化，所以在电池的密封性不够这一方面不利。
专利文献1：特开2005-302625号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题在于在以贯通容器并向其外突出的状态固定电极端子的电池中、提供容器与电极端子的固定部的密封性优异的电池。
用于解决课题的技术方案
作为本发明的第一技术方案的电池的制造方法，是制造具备下述部件的电池的方法：有贯通孔的容器；以使一部分向所述容器外突出的状态固定于所述贯通孔的电极端子；和介于所述容器与所述电极端子之间安装的绝缘部件；所述电池的制造方法中：所述电极端子，在所述容器的贯通孔的贯通方向的端部，包含从外周部向内侧作为平坦的面而形成的挤压面；隔着所述绝缘部件将所述电极端子插入所述贯通孔的内侧；通过挤压所述电极端子的挤压面，使该电极端子的外周部的一部分向所述贯通孔的内周面侧鼓出，将所述电极端子固定于所述贯通孔。
优选：所述容器的材料为铁。
优选：优选在所述容器的贯通孔的周缘，设置向所述容器外突出的翻边部。
作为本发明的第二技术方案的电池，具有：有贯通孔的容器；以使一部分向所述容器外突出的状态固定于所述贯通孔的电极端子；和介于所述容器与所述电极端子之间安装的绝缘部件，其中：所述电极端子，在所述容器的贯通孔的贯通方向的端部，包含从外周部向内侧作为平坦的面而形成的挤压面；隔着所述绝缘部件将所述电极端子插入所述贯通孔的内侧；通过挤压所述电极端子的挤压面，使该电极端子的外周部的一部分向所述贯通孔的内周面侧鼓出，将所述电极端子固定于所述贯通孔。
优选：所述容器的材料为铁。
优选：还具备翻边部，该翻边部设置于所述贯通孔的周缘，向所述容器外突出。
发明的效果
根据本发明，能够在以贯通容器并向其外突出的状态固定电极端子的电池中、提供容器与电极端子的固定部的密封性优异的电池。
附图说明
图1是表示电池的概略图。
图2是表示容器的盖部的图。
图3是表示电极端子的图。
图4是表示容器的盖部与电极端子的固定部的放大剖视图。
图5是表示将容器的盖部与电极端子固定时的挤压方法的图，（a）表示挤压时各部件的位置关系，（b）表示挤压后的状态。
图6是表示容器的盖部的其他实施方式的图。
图7是表示容器的盖部的其他实施方式的图。
图8是表示针对电极端子的挤压方法的其他实施方式的图。
图9是表示电池的第二实施方式即电池组件的概略图。
图10是表示电池的第三实施方式即电池包的概略图。
符号说明
10：电池
30：容器
32：盖部
33：贯通孔
40：电极端子
43：挤压面
44：鼓出部
50：绝缘部件
具体实施方式
（第一实施方式）
下面，参照图1，对本发明涉及的电池的第一实施方式即电池10的概略结构进行说明。
电池10为锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池的单个单元，构成为能够充放电。
如图1所示，电池10是将发电元件20收纳于容器30内而成的。从容器30向外突出地设置有电极端子40、40。
发电元件20是使将正极、负极以及隔板层叠或者卷绕起来而成的电极体含浸有电解液而成的部件。在电池10的充放电时在发电元件20发生化学反应（严密地说，在正极与负极之间产生借助于电解液的离子的移动），由此电池10作为能够充放电的二次电池而起作用。
容器30是包括收纳部31与盖部32的铁制（更严密地说是镀镍的铁）的外壳。收纳部31是一面开口的有底筒状的部件，在内部收纳发电元件20。盖部32是具有与收纳部31的开口面相应的形状的平板状部件，以堵塞了收纳部31的开口面的状态与收纳部31接合。
另外，将构成容器30的收纳部31以及盖部32的材料设为铁，但并不限定于此。在本实施方式中，从收纳部31以及盖部32的强度的观点出发选择铁，但例如作为铁的代替，优选具有与铁同等或者以上的强度（例如拉伸强度为100MPa以上）的金属，但也能够应用铝等一般在电池中使用的材料。
电极端子40在构成为正极端子或负极端子的集电端子，以从容器30的外周部向外突出的状态固定于容器30。作为正极端子使用的电极端子40使用例如铝制的，作为负极端子使用的电极端子40使用例如铜制的。
电极端子40经由适当的导线端子等电连接于发电元件20的正极或者负极，经由电极端子40、40进行电池10内部与外部的电力交换。即，电极端子40、40是作为与外部电连接的路径而使用的外部端子。另外，在电极端子40的外周部的一部分上，考虑到上述电连接时的便利性，通过螺纹辊轧而实施螺纹加工。
下面，参照图2～图4，对容器30与电极端子40的固定形态更详细地说明。
电极端子40、40隔着绝缘部件50、50固定于容器30的盖部32，通过各绝缘部件50来确保电极端子40与容器30的绝缘性。另外，在固定电极端子40时，通过对电极端子40的一部分进行挤压而敛缝，从电极端子40向外侧压迫绝缘部件50以及盖部32而牢固地固定。由此，确保了盖部32与电极端子40之间的密封性。
如图2所示，盖部32具有电极端子40、40能够贯通的一对贯通孔33、33。
贯通孔33、33是具有预定内径的孔，在盖部32的厚度方向（在图示中为上下方向）上贯通。
电极端子40是具有圆形截面的圆端子，如图3所示，具有突出部41和固定部42。
突出部41是设置于电极端子40的一端部（电池10外侧的端部，图示中的上端部）的圆柱状的部位，是从容器30向外突出的圆柱状的部位。突出部41作为与电池外部的装置（例如，电源、使用电池10的电力的装置、其他的电池等）的连接部而使用，在突出部41上连接、固定有所述外部的装置的连接端子等。从突出部41作为与外部的连接部而起作用的观点出发，在其外周的一部分或者全部上，根据需要实施螺牙加工。
固定部42是与突出部41连续地设置的圆柱状部位，是向突出部41的轴方向突出的圆柱状部位。固定部42形成得直径比突出部41大。
固定部42的外径根据绝缘部件50的内径而设定，在将绝缘部件50介于插入固定部42的外周部的全周的状态下，电极端子40固定于盖部32的贯通孔33（参照图4）。
另外，固定部42是设置于电极端子40的另一端部（电池10内侧的端部，图示中的下端部）的部位，是固定于盖部32并且连接于所述导线端子的大致圆柱状部位，所述导线端子连接于发电元件20。固定部42的轴方向的长度设定得与盖部32的厚度相比足够大，并且设定得与绝缘部件50的轴方向的长度相比足够大。
在电极端子40的一端侧（电池10的外侧，图示中的上侧），在突出部41与固定部42的连接部分即直径变化的部分上，设有具有预定宽度的挤压面43。挤压面43是形成于固定部42的上端部的平坦的面，从电极端子40的外周部朝向内侧地设置。另外，挤压面43在由后述的挤压工具60进行挤压时，形成为承受挤压产生的按压力的面。即，挤压面43的宽度设定为能够充分满足基于挤压工具60的挤压面积的值以上。
另外，电极端子40上的挤压面43具有在挤压时变形的部位，所以对于该变形部位，不用于与外部的电连接等用途。但是，在电极端子40的直径足够大的情况下，能够增大挤压面43的宽度，所以也能够将挤压面43中没有被挤压的部位作为为与外部电连接时的螺母用的支撑面而使用。
如上所述，电极端子40通过外径不同的突出部41与固定部42，形成为具有预定宽度的挤压面43的带台阶构造。而且，在将电极端子40固定于盖部32的贯通孔33时，从电池10外侧挤压挤压面43的外周部，使固定部42塑性变形而使其向外侧（绝缘部件50侧）鼓出，由此进行固定。
如图4所示，介于盖部32的贯通孔33与电极端子40的固定部42之间，安装有将容器30与电极端子40电绝缘的绝缘部件50。
绝缘部件50是具有与固定部42的形态相应的形状的绝缘体，在本实施方式中具有圆筒形状。绝缘部件50卷绕安装于固定部42的外周部。
另外，绝缘部件50的轴方向的长度设定为与固定部42的轴方向的长度相同程度或者比其大。即，绝缘部件50的轴方向的长度设定为，在将电极端子40固定于盖部32时，在电极端子40的外周部（特别是固定部42）与盖部32的内周部之间空出绝缘所必须的足够的间隔。
作为绝缘部件50的材料，优选为，高温蠕变特性优异的材料，即具有针对电池10的冷热循环的长期耐蠕变性的材料，例如可以列举PEEK（聚醚醚酮）等。
绝缘部件50是除了上述绝缘性外，还用于确保电池10内部的密封性的部件。
如图4所示，电极端子40的挤压面43的外周部，由于从电池10外侧（图3中的上方）被挤压而遍及全周地进行敛缝（换而言之，材料由于挤压而塑性流动）。
这样一来，鼓出部44形成为从固定部42的外周部（严密地说，是从在挤压面43中被挤压的部位的下方）向外侧鼓出。在这里，在鼓出部44的外周侧，配置有由比电极端子40的材料软的材料构成的绝缘部件50，所以鼓出部44形成为向绝缘部件50侧（向贯通孔33的内周面）鼓出。
向外侧鼓出的鼓出部44压迫绝缘部件50，该压迫力作为向绝缘部件50的面压而施加。在绝缘部件50中由鼓出部44施加上述面压的部位向外侧弹性变形，由该弹性变形产生的外力作为向贯通孔33的内周面的面压而施加。
这样，通过从上方挤压电极端子40的挤压面43的外周部、敛缝，形成向外侧鼓出的鼓出部44，来自鼓出部44的面压经由绝缘部件50而向盖部32的贯通孔33的内周面传递。是由该面压压迫盖部32而将电极端子40固定于容器30的盖部32的结构。
此时，由于鼓出部44的塑性变形以及绝缘部件50的弹性变形，贯通孔33的内周面、绝缘部件50以及固定部42之间的间隙消失，在这些部件之间产生较高的紧密接合力，所以确保了容器30的盖部32与电极端子40之间的密封性，确保了电池10内的密封性。另外，鼓出部44，挤压方向与鼓出方向成约90°的角度地敛缝，由此作用于鼓出部的较强的面压和/或摩擦力，挤压后的面不会容易地复原（即，鼓出部44不会松弛）。
下面，参照图5，对将电极端子40固定于盖部32时的挤压方法进行说明。
如图5（a）所示，在绝缘部件50配置于电极端子40的固定部42的外周的状态下，将电极端子40以及绝缘部件50插入贯通孔33内。
此时，电极端子40与固定部42被配置成，进行了位置调整使得在冲压后形成的鼓出部44与贯通孔33的内周面相对的状态。
如图5（b）所示，使用挤压工具60，从电池10外侧以预定的挤压量按压电极端子40的挤压面43的外周部，在挤压面43的下方（容器30内侧）形成鼓出部44。该鼓出部44如上所述那样向半径方向外侧鼓出，由此在绝缘部件50以及贯通孔33的内周面上产生面压。通过该面压，电极端子40以及绝缘部件50将约束而固定于盖部32。
挤压工具60是在内部具有电极端子40的一部分能够通过的空间的大致圆筒状工具，在顶端部具有挤压挤压面43的外周部的挤压刀具61。挤压工具60构成为能够通过适当的驱动装置而在相对于电极端子40接近/离开方向上移动。
另外，在由挤压工具60挤压时使用适当的夹具，在盖部32、电极端子40以及绝缘部件50由所述夹具保持的状态下进行由挤压工具60进行的挤压。
如上所述，电池10具备包含形成为具有预定宽度的挤压面43的带台阶构造的电极端子40，通过从上方对挤压面43进行挤压，使挤压面43的下方区域（挤压区域）向外侧塑性流动，由此形成鼓出部44。由此，能够在卷绕安装于电极端子40外周的绝缘部件50以及位于其外周侧的贯通孔33的内周面上产生足够大的面压，能够将电极端子40以及绝缘部件50牢固地固定于贯通孔33内，并且能够确保它们之间的紧密接合性。这样，在将设置成向容器30外突出的电极端子40固定于盖部32的贯通孔33内的电池10中，能够提高作为该固定部的贯通孔33处的密封性。
另外，通过使鼓出部44从内侧鼓出，绝缘部件50以及盖部32在从内侧向外侧扩大的方向上变形，所以能够防止绝缘部件50以及盖部32上的褶皱的产生，能够提高密闭可靠性。
进而，盖部32的材料为高强度材料即铁，由此能够确保盖部32向延伸方向（图示中的左右方向）的刚性。
因此，在电池10的内压上升了的情况下，能够确保对于从电极端子40的周围（贯通孔33）向盖部32施加的外周方向的外力的耐性（耐压性），能够提高电池寿命。
在本实施方式中，将贯通孔33的形状设为从孔部的中心到内周面的距离均匀的正圆形，但并不限定于此。例如，通过将贯通孔33的形状设为从孔部的中心到内周面的距离不均匀的椭圆形、方形、多边形等不同形状，也能够将电极端子40的鼓出部44的鼓出形状（从挤压方向观察的形状）控制为上述不同形状。在该情况下，能够将鼓出部44设为正圆形状以外的不同形状，能够向电极端子40付与耐转矩性，能够可靠防止在与外部电连接时由电极端子40旋转引起的不良情况。
另外，与贯通孔33的形状同样地，对于具有由挤压面43产生的带台阶构造的电极端子40侧的形状，也能够将突出部41的外形设为圆形状，将固定部42的外形设为上述不同形状。
另外，作为容器30的盖部32的优选的其他实施方式，也能够设为如图6所示的结构，通过在贯通孔33的周缘形成翻边部34，确保盖部32上的贯通孔33的周围的刚性。
翻边部34是从容器30内侧向外侧（在图示中为上方）垂直突出而设置于贯通孔33的周缘的厚肉部位。即，翻边部34是从盖部32的外侧面向外侧突出而设置的突出部位，由其内周侧面形成贯通孔33。
翻边部34是对盖部32的一部分（设置有贯通孔33的部位周边）进行塑性加工而形成的厚肉部位，通过众所周知的翻边处理、深拉深法、筑坝（寄せ肉）法等或者几种方法的组合而适当形成。但是，如图6所示，翻边部34上的面向贯通孔33的侧面的下端部，通过使用挤压模具的成形等形成为在剖视中呈直角。
通过这样在盖部32的贯通孔33的周围形成翻边部34，能够增大存在于电极端子40周围的盖部32的部位，能够提高贯通孔33处电极端子40的约束力。因此，即使在电池10使用时施加振动等外力的情况下也能够确保电池10的气密性，能够提高电池10的寿命。
另外，如图7所示，能够通过从盖部32表面突出的翻边部34，在该突出部位的周围配置加强环35。
加强环35是具有与翻边部34的外周形状相应的形状的圆环状加强部件，是具有与盖部32的材料同等或者其以上的强度的金属制的部件。通过将这样构成的加强环35配置于翻边部34的周围，能够在挤压时使鼓出部44的鼓出方向上的盖部32侧的厚度增大，防止翻边部34向外侧变形，起到增大电极端子40的约束力的效果。这样，还能够进一步提高贯通孔33处的密封性。
另外，在本实施方式中，将对电极端子40的挤压方向设为从电池10外侧朝向内侧的方向，但也可以如图8所示，从电池10内侧进行挤压。
在该情况下，能够在电极端子40的突出部41侧，在整个面上设置与外部电连接用的螺母用的支撑面45，通过获得电池10与外部端子之间的导电部面积，能够提高导电效率。
（第二实施方式）
下面，参照图9，对本发明涉及的电池的第二实施方式即电池组件110进行说明。电池组件110是通过将多个单元电池串联或者并联连接而构成的电池组。
如图9所示，电池组件110具备多个电池单元120、120…以及一对电极端子140、140。
电池单元120、120…为包括锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池的电池单元，以互相紧密接合的状态排列，串联或者并联连接。电池单元120、120…的电连接在相邻的电池单元120、120的各容器内进行，分别从位于排列方向两端的电池单元120、120的容器向容器外突出地设置有作为正极端子的电极端子140、作为负极端子的电极端子140。
电池组件110内部（即，电池单元120、120…）与外部的电力交换经由电极端子140、140进行。
电极端子140、140具有与第一实施方式中的电极端子40、40同样的结构，包含适当的挤压面。电极端子140、140固定于设置于电池单元120的容器的贯通孔133、133。该电极端子140向贯通孔133固定的固定方法能够适用与在第一实施方式中说明过的方法同样的固定方法。
因此，在电池组件110中，也与电池10的情况同样的，起到能够确保电极端子140、140贯通的贯通孔133、133处的密封性的效果。
（第三实施方式）
下面，参照图10，对本发明涉及的电池的第三实施方式即电池包210进行说明。电池包210是将串联或者并联连接的多个电池单元收纳于一个容器内而成的电池组。
如图10所示，电池包210具备多个电池单元220、220…、内置电池单元220、220…的容器230以及一对电极端子240、240。
电池单元220、220…为包括锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池的电池单元。电池单元220、220…在容器230内分别串联或者并联连接。
容器230是将电池单元220、220…收纳于内部的密闭容器，在其内部填充有油等冷却介质。在容器230的一个面，向外突出地设置有电极端子240、240。
电极端子240、240经由适当的导线端子与电池单元220、220…电连接。
电池包210内部（即，电池单元220、220…）与外部的电力交换经由电极端子240、240进行。
电极端子240、240，具有与第一实施方式的电极端子40、40同样的结构，包含适当的挤压面。电极端子240、240固定于设置于容器230的贯通孔233、233。该电极端子240向贯通孔233固定的固定方法能够适用与在第一实施方式中说明过的方法同样的固定方法。
因此，在电池包210，也与电池10的情况同样地，起到能够确保电极端子240、240贯通的贯通孔233、233处的密封性的效果。
如在以上的第一实施方式～第三实施方式中说明过地，本发明中的电极端子向容器固定的固定方法，通过从电池容器外侧或者内侧挤压电池10、电池组件110、电池包210中的电极端子40、140、240，使电极端子40、140、240的一部分向外侧（电池容器的贯通孔的内周面侧）塑性变形，由此牢固地固定，但其适用范围并不限定于电池。例如，也能够适用于在贯通密闭容器地设置用于从金属制的密闭容器的内部取出电力的电极端子的情况下、确保密闭容器的密闭构造同时牢固地固定电极端子的方法。
产业上的应用可能性
本发明能够应用于将电极端子设置为向密闭容器外突出的状态的构造，特别适于用于确保电极端子贯通容器的贯通孔处的密封性的技术。
Claims (6)
1.一种电池的制造方法，该电池具有：有贯通孔的容器；以使一部分向所述容器外突出的状态固定于所述贯通孔的电极端子；和介于所述容器与所述电极端子之间安装的绝缘部件，所述电池的制造方法中：
所述电极端子，在所述容器的贯通孔的贯通方向的端部，包含从外周部向内侧作为平坦的面而形成的挤压面；
隔着所述绝缘部件将所述电极端子插入所述贯通孔的内侧；
挤压所述电极端子的挤压面的外周部使该电极端子的挤压区域向外侧塑性流动，使其外周部的一部分向所述贯通孔的内周面侧鼓出，由此将所述电极端子固定于所述贯通孔。
2.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其中：所述容器的材料为铁。
3.根据权利要求1或2所述的电池的制造方法，其中：在所述容器的贯通孔的周缘，设置向所述容器外突出的翻边部。
4.一种电池，具有：有贯通孔的容器；以使一部分向所述容器外突出的状态固定于所述贯通孔的电极端子；和介于所述容器与所述电极端子之间安装的绝缘部件，其中：
所述电极端子，在所述容器的贯通孔的贯通方向的端部，包含从外周部向内侧作为平坦的面而形成的挤压面；
隔着所述绝缘部件将所述电极端子插入所述贯通孔的内侧；
挤压所述电极端子的挤压面的外周部使该电极端子的挤压区域向外侧塑性流动，使其外周部的一部分向所述贯通孔的内周面侧鼓出，由此将所述电极端子固定于所述贯通孔。
5.根据权利要求4所述的电池，其中：所述容器的材料为铁。
6.根据权利要求4或5所述的电池，其中：还具备翻边部，该翻边部设置于所述贯通孔的周缘，向所述容器外突出。
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