CN103427063B - 单电池和电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够通过螺栓或焊接的任一者连接汇流条和外部端子的单电池。单电池具备发电元件；电池容器；外部端子（104、105）；连接发电元件与外部端子（104、105）的集电体（180、190）。外部端子（104、105）具有抵接汇流条的抵接部（142、152）和与集电体（180、190）连接的连接部（143、153）。抵接部（142、152）具有与汇流条螺栓连结的连结部（145、155）和焊接汇流条的焊接部（141、151）。连接部（143、153）以从焊接部（141、151）朝向电池容器的内侧突出的方式设置。在连结部（143、153）上设置有螺栓插通孔，在连结部（143、153）与电池盖（102）之间设置有用于将汇流条通过螺栓、螺母与连结部（143、153）连结的空间。
Description
技术领域
本发明涉及单电池和具备多个单电池的电池组。
背景技术
近年来，开发了大容量（Wh）的二次电池作为混合动力型的电动车和纯电动车等的动力源，其中能量密度（Wh/kg）较高的方形的锂离子二次电池受到关注。
方形的锂离子二次电池中，通过将在正极箔上涂装了正极活性物质的正极电极、在负极箔上涂装了负极活性物质的负极电极和用于使其绝缘的隔膜重叠卷绕而形成扁平形的卷绕电极组。卷绕电极组与电池容器的电池盖上设置的正极外部端子和负极外部端子电连接。卷绕电极组被收容在电池容器的电池桶中，电池桶的开口部用电池盖密封焊接。二次电池通过从收容卷绕电极组的电池容器的注液孔注入电解液后，插入注液塞通过激光焊接进行密封焊接而形成。
通过将多个二次电池（单电池）的正极外部端子和负极外部端子与汇流条等导电部件电连接而形成电池组。汇流条通过螺栓、螺母与外部端子螺栓结合，或者通过与外部端子焊接而与二次电池（单电池）连接。
专利文献1中，公开了能够通过螺栓、螺母将汇流条与外部端子连接的二次电池。专利文献1记载的二次电池具备与卷绕电极组接合的集电体（相当于专利文献1的连接板）、将外部端子与集电体电连接的连接销、形成了使连接销插通的销插通孔和使螺栓插通的轴部的螺栓插通孔的外部端子。
专利文献1：日本特开2011-233399号公报
发明内容
如上述专利文献1记载的二次电池所示，通过螺栓、螺母将汇流条与外部端子连接的二次电池中，不能通过焊接安装汇流条。
此外，通过焊接将汇流条与外部端子连接的二次电池中，不能使汇流条通过螺栓、螺母与外部端子连接。
本发明的单电池包括：具有电极的发电元件；具有收容发电元件的电池桶和密封电池桶的开口的电池盖的电池容器；配置于电池盖的外部端子；和连接发电元件的电极和外部端子的集电体，外部端子具备在电池容器内部与集电体连接的连接部、与连接部相对地设置在电池容器外部的平面部、与平面部邻接且具有插通孔的连结部，连接部、平面部和连结部一体地形成。
本发明的电池组是具备多个上述单电池且多个单电池之间通过汇流条电连接的电池组，汇流条通过螺栓、螺母或焊接与外部端子连接。
根据本发明，通过螺栓、螺母进行螺栓连结的连接方法或通过焊接的连接方法均能够提供能够连接汇流条与外部端子的单电池和具备多个该单电池的电池组。
附图说明
图1是电池组的外观立体图。
图2是电池组的部分截面立体图。
图3是汇流条用螺栓、螺母连接的电池组的分解立体图。
图4是构成电池组的单电池的外观立体图。
图5是表示单电池的结构的分解立体图。
图6是表示卷绕电极组的立体图。
图7是表示盖组装体的分解立体图。
图8是表示盖组装体的结构的截面图。
图9是表示将外部端子的连接部的前端铆接到集电体的工序的图。
图10是表示用焊接连接汇流条的电池组的分解立体图。
图11是表示在正极焊接部和负极焊接部上焊接有汇流条的状态的截面图。
图12是表示将汇流条的一端通过焊接与外部端子连接，将汇流条的另一端通过螺栓、螺母与外部端子连接的电池组的图。
符号说明
100单电池，101电池桶，101a宽幅侧板，101b窄幅侧板，101c底板，102电池盖，102a嵌合凹部，102h贯通孔，103排气阀，104正极外部端子，105负极外部端子，106a注液孔，106b注液塞，107盖组装体，108绝缘外壳，109电极组组装体，113螺栓，114电池支架，114b肩部，115端板，116顶板，116b排气用开口，117顶盖，118接合部，119密封部件，122轴，123、124汇流条，131螺栓，131a轴部，131b头部，132螺母，141正极焊接部，142正极抵接部，142a抵接面，142b凹部，143正极连接部，143a前端侧贯通部，143b基端侧贯通部，143d正极铆接部，145正极连结部，145a螺栓插通孔，151负极焊接部，152负极抵接部，152a抵接面，152b凹部，153负极连接部，153a前端侧贯通部，153b基端侧贯通部，153d负极铆接部，155负极连结部，155a螺栓插通孔，160外部绝缘体，160a端子绝缘部，160b覆盖壁，160c螺栓绝缘部，160f凹面，160g凸面，160h贯通孔，165内部绝缘体，169衬垫，170卷绕极板组，171正极箔，172负极箔，173a、173b隔膜，174正极电极，175负极电极，176正极活性物质合剂层，177负极活性物质合剂层，180正极集电体，181接触面部，182平面板，183接合平面部，185倾斜部，190负极集电体，191接触面部，192平面板，193接合平面部，195倾斜部，223汇流条，223a铝板，223b铜板，224汇流条，225a突起，225b突起，226a焊接金属，226b焊接金属，323汇流条，423汇流条
具体实施方式
以下，参照附图，对将本发明应用于组装在混合动力型电动车和纯电动车中搭载的蓄电装置中，且具备多个方形锂离子二次电池（以下记载为单电池）的电池组的实施方式进行说明。
图1～图3是电池组的外观立体图、部分截面立体图和分解立体图。电池组具有多个单电池100。多个单电池100并列地配置，通过包括一对端板115和多个电池支架114、4个轴122构成的一体化机构一体地组装。并列配置的多个单电池100从排列方向（电池组的较长方向）的两端侧被一对端板115夹持，多个单电池100的上方被顶板116和顶盖117覆盖。
如图3所示，单电池100为扁平的长方体形状，以侧面中具有较大的面积的宽幅侧板101a之间相对的方式并列配置。邻接的单电池100之间以单电池100的电池盖102上配设的正极外部端子104和负极外部端子105的位置反转的方式，朝向反转地配置。
电池组通过使邻接的单电池100的正极外部端子104和负极外部端子105被金属制的板材构成的汇流条123电连接而形成。图中位于最深处的单电池100的负极外部端子105和图中位于最近处的单电池100的正极外部端子104，与未图示的其他电池组通过汇流条124电串联或并联连接，或通过汇流条124与未图示的导出电力用的端子连接。如后所述，汇流条123、124通过在单电池100上设置的螺栓131的轴部131a安装螺母132（参照图8（c）），与正负极外部端子104、105的连结部145、155连接。在汇流条123、124上设置有使螺栓131插通的轴部131a的贯通孔。
端板115为与单电池100的宽幅侧板101a对应的矩形平板状。在端板115的四角设置有贯通孔115a（参照图3）。在一对端板115之间，与端板115的四角的贯通孔115a对应地配置有4个轴122。
如图1～图3所示，轴122上被一对端板115夹着的部分形成为截面L字形的L字部。在L字部的两端，设置有与端板115抵接的抵接板。在抵接板上，竖直设置在端板115的贯通孔115a中插通的圆轴，在圆轴上形成公螺纹。抵接板与端板115的内侧的面抵接，将一对端板115的间隔规定为规定的长度。
如图2和图3所示，在并列配置的多个单电池100之间，保持单电池100的四角的电池支架114以被单电池100夹着的方式配置。通过从端板115的外侧将螺母安装到形成有公螺纹的圆轴上，被一对端板115夹着的各电池支架在压缩了规定量的状态下被保持。由此，规定了电池组的较长方向上的各单电池100的位置。
如图3所示，在电池支架114的四角形成有截面L字形的肩部114b。肩部114b的内侧形状与单电池100的四角的形状对应。各单电池100被电池支架114的四角设置的肩部114b约束外部轮廓。由此，规定了与电池组的较长方向正交的方向上的各单电池100的位置。
各电池支架114的肩部114b的外侧形状与轴122的L字部的形状对应。电池支架114的肩部114b被轴122的L字部约束。从而，各单电池100经由电池支架114被轴122保持。
如图1～图3所示，在单电池100的上方，配置有覆盖单电池100的容器表面的顶板116。在顶板116的上侧叠层有顶盖117。顶盖117和顶板116，由于轴122的L字部上表面设置有多个螺栓113，通过将其安装到螺纹部122a（参照图3），以按规定的表面压力相互接触的方式连结。如图2所示，通过将顶盖117和顶板116对准而形成在电池组的长方向上延伸的空间即气体排气通路。在气体排气通路中的电池组的较长方向的终端延伸设置有接合部118。接合部118与向车辆外部导出气体的软管等（未图示）连接。
如图2和图3所示，在顶板116上，在与后述的各单电池100的排气阀103对应的位置设置有长圆形的排气用开口116b。在各排气用开口116b与单电池100的电池盖102之间嵌入密封部件119，将排气用开口116b与电池盖102之间的间隙密封。
本实施方式中，由于设置了上述这样的气体排出结构，单电池100的排气阀103开裂时，从排气阀103排出的气体通过排气用开口116b，被导入由顶板116和顶盖117形成的气体排气通路内，从接合部118被导向车辆外部。
对构成电池组的单电池100进行说明。构成电池组的多个单电池100分别为相同的结构。图4是表示单电池100的外观立体图，图5是表示单电池100的结构的分解立体图。
如图4所示，单电池100具备电池桶101和电池盖102构成的电池容器。电池桶101和电池盖102的材质为铝或铝合金等。电池桶101通过深冲加工，形成一端开口的扁平的矩形箱状。电池桶101具有矩形平板状的底板101c、从底板101c的一对长边部分别竖起的一对宽幅侧板101a和从底板101c的一对短边部分别竖起的一对窄幅侧板101b。
如图5所示，在电池桶101中收容有被盖组装体107（参照图7）保持的卷绕电极组170（参照图6）。与卷绕电极组170的正极电极174接合的正极集电体180和与卷绕电极组170的负极电极175接合的负极集电体190以及卷绕电极组170在被绝缘外壳108覆盖的状态下被收容在电池桶101中。绝缘外壳108的材质为聚丙烯等具有绝缘性的数值。由此，使电池桶101与卷绕电极组170电绝缘。
如图4和图5所示，电池盖102为矩形平板状，以堵塞电池桶101的开口的方式进行激光焊接。即，电池盖102将电池桶101的开口密封。如图4所示，在电池盖102上配置有与卷绕电极组170的正极电极174和负极电极175（参照图6）电连接的正极外部端子104和负极外部端子105。
由于正极外部端子104与卷绕电极组170的正极电极174电连接，负极外部端子105与卷绕电极组170的负极电极175电连接，通过正极外部端子104和负极外部端子105对外部机器供给电力，或通过正极外部端子104和负极外部端子105对卷绕电极组170供给外部发电电力进行充电。
如图5所示，电池盖102上，贯穿设置有用于对电池容器内注入电解液的注液孔106a。注液孔106a在注入电解液后被注液塞106b密封。能够使用例如在碳酸乙烯酯等碳酸酯类的有机溶剂中使六氟磷酸锂（LiPF6）等锂盐溶解而成的非水电解液作为电解液。
在电池盖102上设置有排气阀103。排气阀103通过冲压加工使电池盖102部分变薄而形成。此外，也可以将薄膜部件通过激光焊接等安装到电池盖102的开口，将较薄部分作为排气阀。排气阀103，在单电池100因过充电等异常发热并产生气体、电池容器内的压强上升达到规定压强时开裂，从内部排出气体从而使电池容器内的压强降低。
参照图6对卷绕电极组170进行说明。图6是表示卷绕电极组170的立体图，表示使卷绕电极组170的卷绕终点一侧展开的状态。作为发电元件的卷绕电极组170，通过使长条状的正极电极174和负极电极175隔着隔膜173a、173b绕着卷绕中心轴W以扁平形状卷绕而成为叠层结构。
正极电极174是在正极箔171的两面形成有正极活性物质中混合了粘合剂（binder）的正极活性物质合剂的层176的部件。负极电极175是在负极箔172的两面形成有在负极活性物质中混合了粘合剂（binder）的负极活性物质合剂的层177的部件。
正极箔171为厚度20～30μm的铝箔，负极箔172为厚度15～20μm程度的铜箔。隔膜173a、173b的材料为锂离子能够通过的微多孔质的聚乙烯树脂。正极活性物质为锰酸锂等含锂过渡金属复合氧化物，负极活性物质是能够可逆地吸收、解吸锂离子的石墨等碳材料。
卷绕电极组170的宽方向（与卷绕方向正交的卷绕中心轴W方向）的两端部，一方为叠层有未形成正极活性物质合剂层176的未涂装部（正极箔171的露出部）的部分，另一方为叠层有未形成负极活性物质合剂层177的未涂装部（负极箔172的露出部）的部分。正极侧未涂装部的叠层体和负极侧未涂装部的叠层体分别预先被压扁，分别与后述的盖组装体107（参照图7）的正极集电体180和负极集电体190通过超声波接合连接，形成电极组组装体109（参照图5）。
参照图7和图8详细说明盖组装体107的结构。图7是表示盖组装体107的分解立体图，图8是表示盖组装体107的结构的截面图。图8（a）表示图7的B-B线截断面。图8（b）是表示组装了盖组装体107的结构部件的状态的截面图，表示将正极连接部143和负极连接部153的前端铆接前的状态。图8（c）是图4的A-A线截断截面图，表示将正极连接部143和负极连接部153的前端铆接后的状态。图8中表示了负极一侧的结构，而由于正极一侧也是同样的形状、结构，为了方便，用括号附加正极一侧的构成元件的参照编号。图8（c）是用于说明将汇流条123与正极外部端子104和负极外部端子105螺栓连结的连接方法和焊接的连接方法的图。图8（c）中，用两点划线表示汇流条123和螺母132，构成电池组时选择某一方的连接方法。
如图7和图8（a）所示，盖组装体107包括电池盖102、设置在电池盖102的一端的正极外部端子104、设置在电池盖102的另一端的负极外部端子105、一对外部绝缘体160、一对内部绝缘体165、一对衬垫169、正极集电体180和负极集电体190而构成。
正极外部端子104和正极集电体180的材质为铝。正极外部端子104如后所述通过将正极连接部143与正极集电体180的接触面部181铆接而与正极集电体180电连接（参照图9）。负极外部端子105和负极集电体190的材质为铜。负极外部端子105如后所述通过将负极连接部153铆接到负极集电体190的接触面部191而与负极集电体190电连接（参照图9）。
正极外部端子104、负极外部端子105、正极集电体180和负极集电体190，隔着外部绝缘体160、内部绝缘体165和衬垫169安装在电池盖102上。外部绝缘体160和内部绝缘体165的材质为聚丙烯（PP）等具有绝缘性的树脂。衬垫169的材质为四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）等具有绝缘性的树脂。
本实施方式的单电池100是能够将汇流条123、124通过螺栓131、螺母132与正极外部端子104和负极外部端子105螺栓连结，并且，能够将汇流条123、124与正极外部端子104和负极外部端子105焊接的结构。即，根据本实施方式，能够用通过螺栓131、螺母132螺栓连结的方法或焊接的方法中的某一种连接方法将汇流条123、124与正极外部端子104和负极外部端子105连接。
如图3所示，本实施方式中，通过将汇流条123、124用螺栓131、螺母132螺栓连结而形成电池组。如图7所示，各单电池100具备用于将汇流条123、124螺栓连结的一对螺栓131。如图8（a）所示，螺栓131具有矩形平板状的头部131b和从头部131b突出设置的轴部131a。在轴部131a上形成公螺纹。螺栓131的材质为不锈钢和铬钼钢等合金钢。
如图7和图8（a）所示，正极外部端子104具有矩形平板状的正极抵接部142和从正极抵接部142朝向电池容器的内侧突出设置的圆筒状的正极连接部143。正极抵接部142与正极连接部143通过锻造和铸造等一体形成。正极抵接部142是与汇流条123、124电连接的部分，配置在电池容器的外部。正极连接部143是与正极集电体180电连接的部分，配置在电池容器的内部。
同样，负极外部端子105具有矩形平板状的负极抵接部152和从负极抵接部152朝向电池容器的内侧突出设置的圆筒状的负极连接部153。负极抵接部152与负极连接部153通过锻造和铸造等一体形成。负极抵接部152是与汇流条123、124电连接的部分，配置在电池容器的外部。负极连接部153是与负极集电体190电连接的部分，配置在电池容器的内部。
正极抵接部142具有抵接汇流条123、124的平坦的抵接面142a。正极抵接部142具有汇流条123、124通过螺栓131、螺母132螺栓连结的正极连结部145，和与正极连结部145邻接配置的焊接汇流条123、124的正极焊接部141。在正极连结部145与正极焊接部141之间设置有颈部，正极连结部145与正极焊接部141通过颈部连接。
同样地，负极抵接部152具有抵接汇流条123、124的平坦的抵接面152a。负极抵接部152具有汇流条123、124通过螺栓131、螺母132螺栓连结的负极连结部155，和与负极连结部155邻接配置的焊接汇流条123、124的负极焊接部151。在负极连结部155与负极焊接部151之间设置有颈部，负极连结部155与负极焊接部151通过颈部连接。
在正极连结部145上设置有使螺栓131的轴部131a插通的螺栓插通孔145a。同样，在负极连结部155上设置有使螺栓131的轴部131a插通的螺栓插通孔155a。
正极连接部143与正极焊接部141相对地设置。具体而言，正极连接部143以从正极焊接部141朝向电池容器的内侧突出，贯通电池盖102的贯通孔102h的方式设置。正极连接部143具有从正极焊接部141朝向电池容器的内侧突出设置的基端侧贯通部143b，和从基端侧贯通部143b朝向电池容器的内侧突出设置的前端侧贯通部143a。前端侧贯通部143a的外径比基端侧贯通部143b的外径更小地形成。前端侧贯通部143a为如后所述与正极集电体180的接触面部181铆接的部分，形成圆筒形。
同样，负极连接部153与负极焊接部151相对地设置。具体而言，负极连接部153以从负极焊接部151朝向电池容器的内侧突出，贯通电池盖102的贯通孔102h的方式设置。负极连接部153具有从负极焊接部151朝向电池容器的内侧突出设置的基端侧贯通部153b，和从基端侧贯通部153b朝向电池容器的内侧突出设置的前端侧贯通部153a。前端侧贯通部153a的外径比基端侧贯通部153b的外径较小地形成。前端侧贯通部153a为如后所述与负极集电体190的接触面部191铆接的部分，形成圆筒形。
在电池盖102上，设置有以朝向电池容器的内侧凹陷的方式形成的一对嵌合凹部102a，和使正极连接部143的基端侧贯通部143b以及负极连接部153的基端侧贯通部153b插通的一对贯通孔102h。嵌合凹部102a为螺栓131的头部131b隔着外部绝缘体160嵌合的部分，与螺栓131的头部131b的形状对应地在平面视图下形成矩形。
对外部绝缘体160进行说明。由于正极一侧的外部绝缘体160和负极一侧的外部绝缘体160为同样的形状，以正极一侧的外部绝缘体160为代表说明。外部绝缘体160具有端子绝缘部160a、覆盖壁160b、螺栓绝缘部160c、插入衬垫169的贯通孔160h。
端子绝缘部160a夹在正极外部端子104的正极连结部145和电池盖102之间使正极外部端子104与电池盖102绝缘。覆盖壁160b构成外部绝缘体160的外部边缘，覆盖正极外部端子104中向电池容器的外部露出的正极连接部145和正极焊接部141的侧面。
螺栓绝缘部160c具有从端子绝缘部160a朝向电池盖102凹陷的凹面160f，和与凹面160f对应地从端子绝缘部160a向电池盖102一侧突出的凸面160g。凹面160f与螺栓131的头部131b的外形形状对应地形成，凸面160g与电池盖102的嵌合凹部102a对应地形成。
在电池盖102的嵌合凹部102a中，隔着螺栓绝缘部160c嵌合螺栓131的头部131b。即，螺栓绝缘部160c夹在电池盖102的嵌合凹部102a与螺栓131的头部131b之间使螺栓131与电池盖102绝缘。
对衬垫169进行说明。由于正极一侧的衬垫169与负极一侧的衬垫169为同样的形状，以正极一侧的衬垫169为代表说明。衬垫169具备圆筒状的筒部和设置在筒部的一端的凸缘部。衬垫169安装在正极连接部143的基端侧贯通部143b上。
衬垫169夹在电池盖102的贯通孔102h与正极连接部143的基端侧贯通部143b之间配置，将贯通孔102h与基端侧贯通部143b之间的间隙密封。衬垫169如上所述具有绝缘性，由此使正极连接部143与电池盖102电绝缘。
对正极集电体180和负极集电体190进行说明。如图7所示，正极集电体180具备沿着电池盖102的内面的接触面部181，从接触面部181的侧部大致直角地弯曲、沿着电池桶101的宽幅侧板101a向电池桶101的底板101c延伸的一对平面板182，通过设置在一对平面板182的各自的下端的倾斜部185连接的接合平面部183。在接触面部181上设置有安装正极连接部143的贯通孔。
同样，负极集电体190具备沿着电池盖102的内面的接触面部191，从接触面部191的侧部大致直角地弯曲、沿着电池桶101的宽幅侧板101a向电池桶101的底板101c延伸的一对平面板192，和通过设置在一对平面板192的各自的下端的倾斜部195连接的接合平面部193。在接触面部191上设置有安装负极连接部153的贯通孔。
在正极集电体180的接触面部181与电池盖102之间，以及在负极集电体190的接触面部191与电池盖102之间，配置有矩形平板状的内部绝缘体165，使正极集电体180与电池盖102、和负极集电体190与电池盖102分别绝缘。正极一侧的内部绝缘体165与负极一侧的内部绝缘体165为同样的形状，设置有正极连接部143的基端侧贯通部143b和负极连接部153的基端侧贯通部153b贯通的贯通孔。
如图8（b）所示，正极连接部143，在基端侧贯通部143b安装了衬垫169的状态下，在电池盖102的贯通孔102h和内部绝缘体165的贯通孔中插通。正极连接部143的前端侧贯通部143a，在正极集电体180的接触面部181上形成的贯通孔中插通。如图所示，基端侧贯通部143b和前端侧贯通部143a之间形成的阶梯部143c与接触面部181抵接，在衬垫169的凸缘部被正极焊接部141和电池盖102的外表面夹着的状态下，前端侧贯通部143a的前端与接触面部181铆接，如图8（c）所示，形成有正极铆接部143d。
结果，接触面部181被正极铆接部143d和基端侧贯通部143b夹持，使正极集电体180与正极外部端子104电连接。此外，也可以使正极铆接部143d与正极集电体180的支承面181在铆接固定后，通过激光进行点焊。
同样地，负极连接部153，在基端侧贯通部153b安装有衬垫169的状态下，在电池盖102的贯通孔102h和内部绝缘体165的贯通孔中插通。负极连接部153的前端侧贯通部153a，在负极集电体190的接触面部191上形成的贯通孔中插通。如图所示，基端侧贯通部153b和前端侧贯通部153a之间形成的阶梯部153c与接触面部191抵接，在衬垫169的凸缘部被负极焊接部151和电池盖102的外表面夹着的状态下，前端侧贯通部153a的前端与接触面部191铆接，形成负极铆接部153d。
结果，接触面部191被负极铆接部153d和基端侧贯通部153b夹持，使负极集电体190与负极外部端子105电连接。此外，也可以使负极铆接部153d与负极集电体190的接触面部191在铆接固定后，通过激光进行点焊。
在正极连接部143的中心轴上的正极抵接部142的抵接面142a上设置有以朝向电池容器的内侧凹陷的方式形成的凹部142b。同样，在负极连接部153的中心轴上的负极抵接部152的抵接面152a上设置有以朝向电池容器的内侧凹陷的方式形成的凹部152b。本实施方式中，利用该凹部142b、152b进行铆接机的模具的定位。
参照图9说明铆接工序。其中，正极连接部143相对于正极集电体180的接触面部181的铆接工序和负极连接部153相对于负极集电体190的接触面部191的铆接工序为同样的工序，因此以正极一侧的铆接工序为代表说明。
铆接工序中，如图9（a）所示，在使模具20的平面部与正极抵接部142的抵接面142a抵接的状态下，通过将前端圆锥形的模具22压入正极连接部143的内侧即铆接孔，将圆筒状的正极连接部143的前端向外侧按压展开。由此，使正极集电体180、正极外部端子104、衬垫169、外部绝缘体160和内部绝缘体165相对于电池盖102半固定。
在铆接机的模具20上设置有销状的突起21，通过将该突起21与抵接面142a上形成的凹部142b嵌合，能够容易并且高精度地进行正极外部端子104相对于铆接机的定位。由此，能够高精度地将铆接机的前端圆锥形的模具22压入圆筒状的正极连接部143的内侧。
对前端圆锥形的模具22的种类顺次交换为前端角度较大的，向正极连接部143的内侧即铆接孔压入，逐渐将正极连接部143的前端向外侧按压展开。如图9（b）所示，通过将具有与电池盖102平行的平面视图下圆形的平面部23a、从平面部23a向电池盖102倾斜的平面视图下圆环状的倾斜部23b的模具23向正极连接部143的前端压紧，形成平面视图下圆环状的正极铆接部143d。由此，将正极集电体180、正极外部端子104、衬垫169、外部绝缘体160和内部绝缘体165相对于电池盖102紧固固定，使其一体化。此外，通过将负极连接部153也同样地与负极集电体190的接触面部191铆接，使负极集电体190、负极外部端子105、衬垫169、外部绝缘体160和内部绝缘体165相对于电池盖102紧固固定，使其一体化。
将正极外部端子104组装到电池盖102时，通过正极连结部145和电池盖102的嵌合凹部102a划分出长方体形状的正极侧空间。如图8（c）所示，正极侧空间形成为在电池盖102与正极连结部145之间收容螺栓131的头部131b的空间。
正极侧空间是为了将汇流条123、124通过螺栓131、螺母132与正极连结部145螺栓连结而利用的空间。构成正极侧空间的电池盖102的嵌合凹部102a的侧面，在将螺母132紧固到螺栓131的轴部131a时，隔着外部绝缘体160与螺栓131的头部131b的侧面卡合，限制螺栓131的旋转。构成正极侧空间的正极连结部145的电池盖102一侧的面，与螺栓131的头部131b卡合，防止螺栓131脱落。这样，通过在正极侧空间中收容螺栓131的头部131b，能够通过螺栓131、螺母132，容易地将汇流条123、124与正极外部端子104连接。
同样地，将负极外部端子105组装到电池盖102时，通过负极连结部155与电池盖102的嵌合凹部102a划分出长方体形状的负极侧空间。如图8（c）所示，负极侧空间形成为在电池盖102与负极连结部155之间收容螺栓131的头部131b的空间。
负极侧空间是为了将汇流条123、124通过螺栓131、螺母132与负极连结部155螺栓连结而利用的空间。构成负极侧空间的电池盖102的嵌合凹部102a的侧面，在将螺母132紧固到螺栓131的轴部131a时，隔着外部绝缘体160与螺栓131的头部131b的侧面卡合，限制螺栓131的旋转。构成负极侧空间的负极连结部155的电池盖102一侧的面与螺栓131的头部131b卡合，防止螺栓131脱落。这样，通过在负极侧空间中收容螺栓131的头部131b，能够通过螺栓131、螺母132容易地将汇流条123、124与负极外部端子105连接。
图3中，表示了将汇流条123、124通过螺栓131、螺母132安装到外部端子的电池组，而如上所述，本实施方式的单电池100中，也能够不将汇流条123、124用螺栓131、螺母132螺栓连结，而是改为将汇流条123、124通过焊接安装到外部端子。图10是通过焊接安装汇流条223、224的电池组的分解立体图，图11是表示在正极焊接部141和负极焊接部151上焊接了汇流条223的状态的截面图。
如图10所示，多个单电池100通过汇流条223电连接。图10的电池组中，汇流条223通过焊接与正极焊接部141和负极焊接部151连接。其中，图中位于最近处的单电池100的正极外部端子104和图中位于最深处的单电池100的负极外部端子105，与未图示的其他电池组电串联或并联地通过汇流条224a、224b连接，或与未图示的电力导出用的端子通过汇流条224a、224b连接。
如图11所示，汇流条223是例如将铝板223a的端部和铜板223b的端部重叠压延，之后通过进行热处理扩散接合制作的复合材料（覆层材料）。
在汇流条223的铝板223a上，设置有从与正极外部端子104的抵接面142a抵接的平面部向电池一侧突出的突起225a，在汇流条223的铜板223b上，设置有从与负极外部端子105的抵接面152a抵接的平面部向电池一侧突出的突起225b。
对汇流条223进行焊接时，首先将该突起225a、225b与上述抵接面142a、152a上设置的凹部142b、152b嵌合，进行定位。通过将突起225a、225b与抵接面142a、152a上形成的凹部142b、152b嵌合，能够容易并且高精度地进行汇流条223的定位。进行定位后，将铝板223a与正极焊接部141通过激光进行抵接全焊透焊接，将铜板223b与负极焊接部151通过激光焊接进行抵接全焊透焊接。如图11所示，通过激光焊接在正极外部端子104与汇流条223之间形成焊接金属226a，在负极外部端子105与汇流条223之间形成焊接金属226b。焊接金属226a构成正极外部端子104与汇流条223之间的导通通路，焊接金属226b构成负极外部端子105与汇流条223之间的导通通路。
根据上述本实施方式，能够实现以下的作用效果。
（1）在外部端子104、105上，分别设置有通过螺栓131、螺母132将汇流条123、124螺栓连结的连结部145、155，和与连结部145、155邻接配置的焊接了汇流条123、124的焊接部141、151。由此，用螺栓连结的连接方法或焊接的连接方法均能够提供能够连接汇流条123、124与外部端子104、105的单电池100和具备多个该单电池100的电池组。
（2）从焊接部141、151分别朝向电池容器的内侧突出、贯通电池盖102与集电体180、190连接的连接部143、153与抵接部142、152一体地设置。与此相对，专利文献1记载的二次电池中，设置了连接外部端子与集电体（相当于专利文献1的连接板）的连接销。即，本实施方式中，由于外部端子直接与集电体连接，与专利文献1所述的二次电池相比，为部件个数较少的简单的结构，能够容易地进行组装，因此能够实现制作成本的降低。此外，本实施方式中，由于外部端子直接与集电体连接，与专利文献1所述的二次电池相比能够实现连接电阻的降低。
（3）在圆筒状的连接部143、153的各中心轴上的抵接部142、152的抵接面142a、152a上设置了凹部142b、152b。由此，能够容易且高精度地进行铆接机的模具的定位和汇流条223的定位。
以下变形也在本发明的范围内，能够将一个或多个变形例与上述实施方式组合。
（1）上述实施方式中，说明了将汇流条123、124通过螺栓131、螺母132通过螺栓连结，或将汇流条223、224通过焊接安装到正负极外部端子104、105的例子（参照图3和图10），但本发明不限于此。也可以将汇流条的一端通过使用螺栓131、螺母132的螺栓连结与正负极外部端子104、105中的一方连接，将汇流条124的另一端通过焊接与正负极外部端子104、105中的另一方连接。
例如，在图12（a）所示的电池组中，在由铜构成的汇流条323的一端设置的贯通孔中插通设置在正极一侧的螺栓131的轴部131a，通过将螺母（未图示）安装到轴部131a，使汇流条323的一端与正极连结部145连接。汇流条323的另一端通过焊接与负极焊接部151连接。
这样，即使是汇流条323不使用覆层材料的情况下，由于负极外部端子105与汇流条323的材质均为铜，所以能够进行焊接，正极外部端子104与汇流条323能够用螺栓131、螺母132连接。
不使用铜构成的汇流条323，而如图12（b）所示，改为使用由铝构成的汇流条423的情况下，能够将正极外部端子104与汇流条423焊接，将负极外部端子105与汇流条423通过螺栓131、螺母132连接。
（2）上述实施方式中，说明了将螺栓131组装到电池组的例子，但本发明不限于此。只要具有能够保持螺栓131的结构即可，例如，仅通过焊接安装汇流条的情况下，能够省略螺栓131。此外，将汇流条的一端通过螺栓连结与外部端子连接，将汇流条的另一端通过焊接与外部端子连接的情况下，也可以仅在螺栓连结一侧的外部端子上设置螺栓131，不在焊接一侧的外部端子上设置螺栓131。通过省略螺栓131，能够实现电池组的轻量化、低成本化。
（3）上述实施方式中，说明了将螺栓131的头部131b分别收容到正极侧空间和负极侧空间的例子，但本发明不限于此。也可以不收容螺栓131的头部131b，改为收容螺母132。
（4）正极外部端子104、正极集电体180和正极箔171的材质不限于铝，也可以是铝合金。负极外部端子105、负极集电体190和负极箔172的材质不限于铜，也可以是铜合金。
（5）作为构成电池组的单电池，以锂离子二次电池为一例说明，但本发明不限于此。能够将本发明应用于镍氢电池等将蓄电元件收容在容器内的各种单电池。
（6）上述实施方式中，说明了混合动力型的电动车和纯电动车中搭载的蓄电装置中组装的电池组，但本发明不限于此。也可以将本发明应用于其他电动车辆，例如能够用作混合动力电车等铁道车辆、公共汽车等乘用车、卡车等货车、电池式叉车等工业用车等的蓄电装置的电池组。
只要不损碍本发明的特征，本发明就不限于上述实施方式，在本发明的技术思想的范围内能够考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。
Claims (5)
1.一种单电池，其特征在于，包括：
具有电极的发电元件；
具有收容所述发电元件的电池桶和密封所述电池桶的开口的电池盖的电池容器；
配置于所述电池盖的外部端子；和
连接所述发电元件的电极和所述外部端子的集电体，
所述外部端子具备在所述电池容器内部与所述集电体连接的连接部，与所述连接部相对地设置在所述电池容器外部、供焊接用于将多个单电池彼此电连接的汇流条的平面部，和与所述平面部邻接且具有插通孔的连结部，
所述连接部、所述平面部和所述连结部通过锻造和铸造而一体地形成，
在所述连结部与所述电池盖之间设置有空间，
所述单电池还具备用于使所述汇流条连结在所述连结部的螺栓，
在所述电池盖上设置有隔着绝缘部件嵌合所述螺栓的头部的嵌合凹部，
所述空间由所述嵌合凹部和所述连结部划分而成，
在所述连结部的插通孔中插通所述螺栓的轴部，
所述连接部设置成从所述平面部向所述电池容器的内侧突出并贯通所述电池盖。
2.如权利要求1所述的单电池，其特征在于：
所述连接部形成为圆筒状，通过将前端铆接而与所述集电体连接，
在所述连接部的中心轴上的所述平面部设置有凹部。
3.一种电池组，其具备多个权利要求1所述的单电池，
所述多个单电池之间通过汇流条电连接，
通过焊接使得所述汇流条与所述平面部连接。
4.一种电池组，其具备多个权利要求1所述的单电池，
所述多个单电池之间通过汇流条电连接，通过在所述螺栓的轴部安装螺母使得所述汇流条与所述连结部连接。
5.一种电池组，其具备多个权利要求1所述的单电池，
所述多个单电池之间通过汇流条电连接，
构成所述电池组的各个单电池中，通过在所述螺栓的轴部安装螺母使得所述汇流条的一端与所述正极和负极中的任一者的连结部连接，通过焊接使得所述汇流条的另一端与所述正极和负极中另一者的平面部连接。
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