CN103378338B - 电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池。该电池包括：电极束，该电极束在正极板与负极板之间嵌入隔膜并进行偏移层叠以形成层叠体，将卷绕层叠体所形成的卷绕体的一端的端面作为正极面，而另一端的端面作为负极面；引线部，配置在与正极面或负极面重叠的位置上，且与正极板或负极板中的任意一个连接；外装部件，容纳电极束和引线部，且至少具有与电极束的端面面对的侧端面；其中外装部件至少在侧端面中与引线部不重叠的位置上具有与外装部件的其他部分相比刚性低的脆弱部。根据本发明即使因来自外部的冲击而引线部产生变形，也能够抑制引线部进入电极束。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种搭载在例如汽车等车辆上的电池的构造。

背景技术

以往，作为用于例如便携式电话或个人电脑等较小型电子设备的二次电池，众所周知的是以镍氢二次电池或锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池等密闭型电池。并且，近来也正进行可搭载在电动汽车等各种车辆上的大型电池的开发。

对于这种电池的构造而言，例如，将通过在正极板与负极板之间嵌入隔膜（separator）并进行卷绕而层叠的电极群（电极束）同非水电解液一起容纳于方形的外装部件（外壳）内，且通过盖部件将外装部件密闭而形成（例如，参考专利文献1）。

正极板和负极板在电极群的轴方向端部分别与集电体的一端侧连接，而集电体的另一端侧与设置在盖部件上的端子部连接。例如，在专利文献1中记载的结构中，正极板和负极板通过相当于所述集电体的正极引线和负极引线来与相当于所述端子部的正极端子和负极端子连接。这些正极引线和负极引线具有与端子部连接的连接盘和从连接盘向下方延伸的长方形的集电部，且此集电部与正极板或负极板连接。并且，此集电部与电极群的表面略平行地从连接盘向下方延伸而设置。

如专利文献1中的记载，所述长方形的集电部（引线部）与电极群的表面略平行地从连接盘（连接部）延伸而设置。

但是，当电池搭载在车辆中时，例如在车辆发生碰撞等的情况下，具有从外部对电池施加巨大冲击的隐患。如上所述，在引线部略平行于电极群的表面而延伸设置的结构中，如对电池施加冲击，则伴随外装部件的变形，引线部向内侧变形而进入至电极束，与正极板或负极板接触，从而存在发生内部短路的隐患。

专利文献1：日本特开2011-71109号公报

发明内容

本发明是鉴于如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种即使因来自外部的冲击而引线部产生变形，也能够抑制引线部进入电极束的电池。

为了解决上述问题，根据本发明的第一方面所提供的电池，包括：电极束，该电极束在正极板与负极板之间嵌入隔膜并进行偏移层叠以形成层叠体，将卷绕所述层叠体所形成的卷绕体的一端的端面作为正极面，而另一端的端面作为负极面；引线部，配置在与所述正极面或负极面重叠的位置上，且与所述正极板或负极板中的任意一个连接；外装部件，容纳所述电极束和引线部，且至少具有与所述电极束的端面面对的侧端面；其中，所述外装部件至少在所述侧端面中与所述引线部不重叠的位置上具有与所述外装部件的其他部分相比刚性低的脆弱部。

根据本发明的第一方面，当对外装部件施加有冲击（外力）时，即便是对外装部件的上部施加了冲击，也是脆弱部容易产生最大变形。由于脆弱部产生最大变形，从而可以抑制引线部（集电体）向电极束侧的移动。因此，能抑制引线部进入至电极束的内部。

本发明第二方面的电池，在第一方面电池的基础上，所述外装部件具有底面，所述脆弱部形成在与所述引线部相比更靠近所述底面的位置上。

根据本发明的第二方面，当对外装部件施加冲击（外力）时，能更加确保使脆弱部产生最大变形。

本发明第三方面的电池，在第一或第二方面电池的基础上，所述脆弱部沿所述电极束的厚度方向形成。

根据本发明的第三方面，当对外装部件施加冲击（外力）时，能更加确保使脆弱部产生最大变形。

本发明第四方面的电池，在第一至第三方面电池的基础上，所述脆弱部由突起部构成，而该突起部由将所述外装部件向内侧或外侧变形为凸状而形成。

根据本发明的第四方面，能使脆弱部产生最大变形，甚至还可以增加外装部件的内部容量从而提高电池的性能。

根据本发明，即使对外装部件的上部施加冲击，由于外装部件的脆弱部产生大的变形，从而可以抑制集电体的引线部的变形量。据此，能够抑制引线部进入至电极束的内部。因此可以抑制由于引线部与正极板或负极板接触而造成的内部短路的发生。

附图说明

图1是示出根据本发明第1实施例的电池的概略结构的分解立体图。

图2是示出根据本发明第1实施例的电池的概略结构的纵剖视图。

图3是示出电极束的层叠构造的一个示例的概略图。

图4是示出根据本发明第1实施例的电池的概略结构的横剖视图。

图5是示出现有技术电池盒的变形状态的电池的剖视图。

图6是示出根据本发明第1实施例的电池盒的变形状态的电池的剖视图。

图7是示出根据本发明的电池的使用形态的一个示例的概略图。

图8是示出根据本发明的电池的使用形态的一个示例的概略图。

图9是示出根据本发明第2实施例的电池的概略结构的横剖视图。

图10是示出根据本发明第3实施例的电池的概略结构的立体图。

[附图标记说明]

10：电池20：电极束

21：正极板22：负极板

23：隔膜30、40：集电体

31、41:端子连接部32、42:引线部

50：电池盒51：脆弱部

52：突起部60：盖部件

61：贯通孔70：正极端子部件

80：负极端子部件90：绝缘薄板部件

110：小盒120：大盒

121：电池托盘122：电池盖

130：电池组200：车辆

具体实施方式

以下，将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

第1实施例

如图1和图2所示的本实施例的电池10，例如是作为锂离子电池的密闭型电池，具有正极板21和负极板22的电极束（element）20以及集电体30、40同非水电解液（未图示）一起容纳在作为外装部件的电池盒50内。该电池盒50的上部用盖部件60密封。并且，在电池盒50内，虽然图中进行了省略，但设置了盖住电池盒50的内面的绝缘部件。据此，电池盒50能与容纳在其内部的电极束20和集电体30、40相互绝缘。

并且，虽然将在后文进行详细的说明，电极束20的正极板21与集电体30的一端侧连接，该集电体30的另一端侧与从形成在盖部件60上的贯通孔61向外部突出的正极端子部件70连接。负极板22与集电体40的一端侧连接。该集电体40的另一端侧与从形成在盖部件60上的贯通孔61向外部突出的负极端子部件80连接。

并且，在盖部件60的上下面侧，与各贯通孔61的开口部相对应，分别配置了绝缘薄板部件90。正极端子部件70和负极端子部件80通过绝缘薄板部件90与盖部件60绝缘。

如图3所示，电极束20，例如在由金属箔形成的正极板21与负极板22之间嵌入隔膜（separator）23并通过偏移层叠形成层叠体。并且，将按筒状卷绕此层叠体所形成的卷绕体的一端的端面作为正极面20a且将另一端的端面作为负极面20b（参考图1）。根据本实施例的电极束20通过将隔膜23置于中间且将带状的正极板21和负极板22按扁平形状卷绕而形成。

并且，在带状的正极板21中，除了在其宽度方向的一端部上设置的非涂布部24以外，形成涂布活性物质的活性物质涂布部25。同样地，在负极板22中，除了非涂布部26以外也形成活性物质涂布部27。即，在正极板21的与负极板22重叠的部分形成活性物质涂布部25，在负极板22的与正极板21重叠的部分形成活性物质涂布部27。

如图4所示，在电极束20的宽度方向（图中的左右方向）的一端侧，即在正极面20a一侧，形成由多个正极板21的非涂布部24捆束在一起的正极捆束部28。在电极束20的宽度方向的另一端侧，即在负极面20b一侧，形成由多个负极板22的非涂布部26捆束在一起的负极捆束部29。这些正极捆束部28和负极捆束部29通过例如大致呈“コ”字形状的捆束部件（未图示）等进行捆束。在根据本实施例的电极束20中分别设置2个正极捆束部28和2个负极捆束部29。并且，正极捆束部28和负极捆束部29的个数不是特别限定的，可分别设置为1个或3个以上。

并且，这种电极束20的各正极捆束部28与集电体30连接，且各负极捆束部29与集电体40连接。集电体30、40具有面向盖部件60设置的板状的端子连接部31、41以及从端子连接部31、41面向电极束20的表面延伸设置的引线部32、42。

集电体30的端子连接部31与向盖部件60的外侧突出设置的正极端子部件70连接。集电体40的端子连接部41与向盖部件60的外侧突出设置的负极端子部件80连接。由于端子连接部31与正极端子部件70的连接构造以及端子连接部41与负极端子部件80的连接构造可采用现有的结构，因此关于其详细的说明在此省略。

集电体30的引线部32面向电极束20的表面，具体地面向正极捆束部28的表面延伸设置，并与正极捆束部28的外侧的面连接。集电体40的引线部42面向负极捆束部29的表面延伸设置，并与负极捆束部29的外侧的面连接。

在本实施例中，电极束20分别具有2个正极捆束部28和2个负极捆束部29。因此，集电体30具有与该2个正极捆束部28相对应的2个引线部32。同样地，集电体40具有与2个负极捆束部29相对应的2个引线部42。具体地说，集电体30的引线部32从端子连接部31按预定宽度分为2支，面向各正极捆束部28的外侧的表面延伸设置。集电体40的引线部42从端子连接部41按预定宽度分为2支，面向各负极捆束部29的外侧的表面延伸设置。

并且，各引线部32、42与正极捆束部28或负极捆束部29通过例如超声波焊接相互连接。当然，各引线部32、42与正极捆束部28或负极捆束部29的接合方法并不是特别限定的。

在此，在电池盒50中与电极束20的端面相面对的侧端面50a、50b上分别设置脆弱部51（参考图1和图2）。这些脆弱部51在侧端面中与引线部32、42不重叠的位置上设置，且与电池盒50的其他部分相比刚性低。即，从外部向电池盒50施加冲击时，脆弱部51与电池盒50的其他部分相比更容易变形。例如，在本实施例中，脆弱部51设置在侧端面50a、50b中与引线部32、42的前端部相比更靠近底面50c的部位上。虽然脆弱部51的结构并不进行特别的限定，但在本实施例中，由朝向电池盒50的内侧以变形为凸状的突起部52构成。并且，脆弱部51在电池盒50的侧端面50a、50b上沿电极束20的厚度方向（图1中X方向）形成。

由于在电池盒50上设置了这种脆弱部51，因此即使向电池盒50的侧端面50a、50b的上部施加冲击（外力），也可抑制因电极束20造成的内部短路的发生。如图5所示，在电池盒50中未设置脆弱部的结构中，例如当从电池盒50的上方施加有外力F时，虽不能确定侧端面50a、50b的哪一部分将发生变形，但按常理应是与外力F施加的部分相靠近的位置即侧端面50a、50b的上部产生大的变形。并且，伴随侧端面50a和50b的变形引线部32、42产生变形时，引线部32、42以其基端部即与端子连接部31、41相连接的边界附近为起点产生变形。因此，当侧端面50a、50b的上部发生变形时，引线部32、42向电极束20的变形量就会增大，从而易发生因电极束20造成的内部短路。

与此相比，如图6所示，在电池盒50的侧端面50a、50b中与引线部32、42相比更靠近底面50c的部位即与引线部32、42不重叠的位置上设置了脆弱部51的本发明的构造中，即使对电池盒50的上部施加有外力F，也可抑制引线部32、42向电极束20侧的变形量，使其只产生较小的变形。具体地说，即使对电池盒50的上部施加有外力F，在与引线部32、42相比更靠近底面50c侧的部位上设置的脆弱部51产生的变形最大，从而可以抑制外力F施加的部位的变形量，使其只产生较小的变形。特别的是，在本实施例中，由于构成脆弱部51的突起部52沿电极束20的厚度方向形成，因此能更加可靠地抑制电池盒50的上部的变形量，使其产生较小的变形。据此，也可抑制引线部32、42向电极束20侧的变形量，使其产生较小的变形。因此，能抑制因电极束20造成的内部短路的发生。

在此，作为方形密闭型电池的电池10，例如图7A所示，聚集多个（例如，5个～8个左右）而将其容纳于小盒110中以进行模块化。并且，在由电池托盘121和电池盖122构成的且容积比小盒110大的大盒（casing）120中排列容纳多个小盒110以形成电池组130。即，在电池组130中，电池10以小盒110和大盒120的双重盒结构形式被容纳。并且，如图7B所示，电池组130搭载在电动汽车等车辆200中。因此，如果电池10为方形的话，其可最大限度地减少无效空间（Deadspace），从而提高空间利用率。

并且，电池组130的配置不是特别限定的。电池组130，例如考虑通过降低车辆200的重心以提高车辆200的运动性能以及确保车室内空间等，可设置在车辆200中央部附近的底盘下面（参考图7B）。或者，考虑降低车辆200的整体车高或车辆200的车室内的便利性等，也可将电池组130设置在车辆200后方的后备箱中。

并且，相对于车辆200的电池10的方向也不是特别限定的。例如，电池10可将其上下方向（高度方向）与车辆200的前后方向一致来进行设置，也可与车辆200的上下方向一致来设置。无论哪种情况，考虑为确保车辆200的车室空间或降低车辆200的重心等各种条件，最好有效地进行配置以减少无效空间。

如考虑上述各种条件合理地决定电池10的配置的话，电池10的上面10a侧（端子部70、80侧）也可针对车辆200的中心按外方向进行配置。例如，如图8A所示，配置各电池10以使电池10的上面10a朝向车辆的左右方向外侧，或如图8B所示，也可配置各电池10以使电池10的上面10a朝向车辆的前后方向外侧。按这种朝向配置电池10时，例如当车辆200被碰撞，则易对电池10的上部施加外力，并且随之就会发生因引线部32、42的变形而造成的短路。但根据本发明的构造，电池10的方向与车辆200无关，可以有效地抑制因引线部32、42的变形而造成的短路的发生。

以上，虽然对本发明的一个实施例进行了说明，但设置在电池盒50中的脆弱部51的结构只不过是一个示例而已，其并不局限于第1实施例的构成。在以下的实施例中，将对脆弱部的变形例进行说明。并且，除脆弱部以外的结构因与第1实施例相同，相关说明特此省略。

第2实施例

如图9所示，与第2实施例相关的脆弱部51A设置在电池盒50的四个角上。即，脆弱部51A只设置在由电池盒50的侧端面50a、50b以及电池盒50的侧面50d、50e形成的拐角部附近。并且，与第2实施例相关的脆弱部51A不仅设置在电池盒50的侧端面50a、50b中，而且也连续设置在电池盒50的侧面50d、50e中。

这种构成与前述实施例相同，即使向电池盒50的上部施加外力，电池盒50因由脆弱部51A形成的部分产生大的变形，因此可抑制电池盒50的上部的变形量，使其产生较小的变形。据此，也可抑制引线部32、42向电极束20侧的变形量，使其产生较小的变形。因此，能抑制因电极束20造成的内部短路的发生。

并且，在本实施例中，虽然示出了脆弱部51在电池盒50的侧面50d、50e中连续设置的结构，但只在电池盒50的侧端面50a、50b中形成脆弱部51也是当然可以的。

第3实施例

如图10所示，与第3实施例相关的脆弱部51B由朝向电池盒50的外侧以变形为凸状的突起部52A构成。

根据本实施例的构成，其也与第1实施例相同，可抑制引线部32、42向电极束20侧的变形量，使其产生较小的变形，从而能抑制因电极束20造成的内部短路的发生。并且，在本实施例的构成中，由于设置的突起部52A可增大电池盒50的容量，其也有提高电池10的性能的效果。

其他实施例

以上，虽然对本发明的实施例进行了说明，但理所当然的是本发明并不局限于上述实施例。在不违背本发明宗旨的范围内可对本发明进行适当的变更。

例如，在上述实施例中，虽然示出了将脆弱部51设置在电池盒50的侧端面50a、50b中与引线部32、42相比更靠近底面50c的部位的构成，但如果将脆弱部51设置在电池盒50的侧端面50a、50b中与引线部32、42不重叠的位置上，其也可以抑制引线部32、42向电极束20侧的变形量，使其产生较小的变形，从而抑制因电极束20造成的内部短路的发生。

并且，在上述实施例中，虽然脆弱部51由将电池盒50的侧端面50a、50b变形为凹状或凸状的突起部52、52A构成，但脆弱部51的结构并不局限于此。脆弱部51也可由例如与其他部分相比将电池盒50的厚度变薄来形成，并且不仅可设置在电池盒50的侧端面50a、50b中，也可设置在电池盒50的整个周围上。

Claims (4)

1.一种电池，包括：

电极束，所述电极束在正极板与负极板之间嵌入隔膜并进行偏移层叠以形成层叠体，将卷绕所述层叠体所形成的卷绕体的一端的端面作为正极面，而将另一端的端面作为负极面；

引线部，配置在与所述正极面或所述负极面重叠的位置上，且与所述正极板或所述负极板中的任意一个连接；

外装部件，容纳所述电极束和所述引线部，且至少具有与所述电极束的端面面对的侧端面；

其特征在于，所述外装部件至少在所述侧端面中与所述引线部不重叠的位置上具有与所述外装部件的其他部分相比刚性低的脆弱部，

其中，所述外装部件具有底面，所述脆弱部形成在与所述引线部相比更靠近所述底面的位置上。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述脆弱部沿所述电极束的厚度方向形成。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述脆弱部由突起部构成，而所述突起部由将所述外装部件向内侧或外侧变形为凸状而形成。

4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述脆弱部由突起部构成，而所述突起部由将所述外装部件向内侧或外侧变形为凸状而形成。