CN103477468A - 方形电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种方形电池，其将隔着分隔件卷绕第1电极和第2电极而成的电极组（20）收容于电池壳体（10）内，利用封口板（60）将电池壳体（10）的开口部封口，其中，第1电极与封口板（60）电连接，第2电极与设置于封口板（60）和电极组（20）之间且是沿着封口板（60）的长边方向延伸的集电板（40）电连接，封口板（60）具有低强度部（68），该低强度部（68）的强度低于封口板（60）的其他的部分，该低强度部（68）构成为在该封口板（60）受到了其长边方向的外部压力时，该低强度部（68）比封口板（60）的其他部分先发生变形而使封口板（60）和集电板（40）接触。

Description

方形电池
技术领域
本发明涉及一种方形电池，其将电极组和电解质一同收容于横截面形状为大致矩形的电池壳体中。
背景技术
使用非水电解质的方形电池采用如下构造：将电极组和电解质收容于由金属等构成的电池壳体内。电极组是将正极和负极隔着分隔件卷绕而成的。分隔件使正极与负极电绝缘，并且保持电解质。电池壳体是在其一端具有开口部，在将电极组收容于电池壳体之后，利用与该开口部大致相同形状的封口板将开口部封口。
封口板与电池壳体连接的情况很多，在该情况下，封口板和电池壳体是具有相同的极性。即，若该封口板连接有正极引线，则与封口板连接的电池壳体成为正极的外部端子。此外，在封口板形成有通孔，端子铆钉隔着垫片插入通孔。该端子铆钉与隔着绝缘板配置于封口板的下部的集电板相连接，集电板连接有负极引线，因此端子铆钉就成为负极的外部端子。这样的话，正极和负极的端子被取出到电池的外部。
在这种方形电池中，电池壳体的横截面形状为大致矩形。因此，在自电池外部施加有规定的压力时，与自电池壳体的横截面的短边方向施加该压力的情况相比，在自长边方向施加该压力的情况下，电池容易发生变形。因此，在自电池外部施加有能使方形电池变形这样大小的压力的情况下，电极组在长边方向的两端会发生较大变形，而使分隔件的局部受到损伤。由此，正极活性物质和负极活性物质局部接触，从而发生内部短路。当发生内部短路时，在彼此接触的正极活性物质和负极活性物质之间，会有非常大的短路电流集中流动，从而产生焦耳热。因此，有时会导致电池异常过热。
对于这种问题，例如在专利文献1中提出了如下电池，该电池在将电池壳体的开口部封口的盖组合体处设置有与电池壳体不同极的接线板。采用这种电池，在电池壳体被在其长边方向上压坏了的情况下，在被压坏的初期，电池壳体和接线板接触，从而能通过迅速地放电来防止电池的异常过热。
专利文献1：日本特开2010-3690号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1所公开的结构中，在与电池壳体相当靠近的位置处设置有与电池壳体不同极的接线板，因此，在由于电池的掉落等而使电池壳体稍稍变形的情况下，也有可能会发生内部短路，而在可靠性方面存在问题。
本发明是鉴于上述的问题而做成的，其目的在于，提供一种方形电池，该方形电池即使是在自电池壳体的长边方向施加有压力的情况下，也会防止电池异常过热，从而既确保了安全性，又提高了可靠性。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，在本发明中，方形电池被做成如下结构：在对电池壳体进行封口的封口板处设置有强度低于该封口板的其他部分的低强度部。
具体而言，在本发明的方形电池中，将隔着分隔件卷绕第1电极和第2电极而成的电极组与电解质一同收容于电池壳体内，利用封口板将电池壳体的开口部封口，其中，第1电极与封口板电连接，第2电极与设置于封口板和电极组之间且是沿着封口板的长边方向延伸的集电板电连接，在封口板和集电板之间设置有绝缘构件，封口板具有低强度部，该低强度部的强度低于封口板的其他部分，该低强度部构成为在该封口板受到了其长边方向的外部压力时，该低强度部比封口板的其他部分先发生变形而使封口板和集电板接触。
采用本发明的方形电池，在自电池壳体的长边方向对电池施加有能使电池壳体发生变形这样的压力时，低强度部被在长边方向压缩，从而能使封口板与不同极的集电板接触而引起内部短路，迅速地进行放电。此外，由于在集电板和封口板处未设置有活性物质，因此能抑制发生了内部短路的部分的发热。另外，如上所述，由于集电板和封口板不含有活性物质，因此电阻率较小。因此，即使在由集电板和封口板之间的接触引起内部短路之后，发生由正极活性物质和负极活性物质之间的接触所导致的内部短路，电流也会在流向电阻率更小的集电板和封口板。结果，在电池内部不会有较大的电流集中流动，能防止电池的异常过热。
在本发明的方形电池中，优选低强度部构成为朝向封口板的短边方向去该低强度部的强度发生变化。
这样一来，在封口板上形成有以强度低于该封口板的其他部分且朝向封口板的短边方向去其强度发生变化的方式构成的低强度部，因此，在自电池壳体的长边方向对电池施加有能使电池壳体发生变形这样的压力时，封口板以低强度部为轴发生弯曲，随之电池壳体也发生弯曲。因此，即使集电板并没有配置于靠近电池壳体的位置，也能通过电池壳体发生弯曲而容易地引起内部短路，迅速地进行放电。
在本发明的方形电池中，优选封口板具有突出部，该突出部设置于比集电板的长边方向的一端部靠长边方向外侧的位置，并朝向电极组侧突出，低强度部设置于在封口板的长边方向上与突出部邻接的位置。
这样一来，在自电池壳体的长边方向对电池施加有能使电池壳体发生变形这样的压力时，低强度部被在长边方向压缩，从而能使突出部与不同极的集电板接触而引起内部短路，迅速地进行放电。此外，由于使集电板不与电池壳体接触，而是与封口板的突出部接触而发生内部短路，因此能在远离电池壳体的位置配置集电板和突出部。因此，能防止发生由电池壳体因掉落和振动等而产生的变形所导致的短路这样的不良，从而能提高电池的可靠性。
发明的效果
采用本发明的方形电池，能通过简单的结构获得如下安全性和可靠性较高的方形电池，即使在因自电池的外部的压力，特别是电池壳体的长边方向的外部压力而发生压缩变形的情况下，该方形电池也能防止电池的异常过热。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的方形电池的分解立体图。
图2（a）是表示本发明的第1实施方式的方形电池的上部横截面的局部立体图，图2（b）是只表示图2（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
图3（a）是表示本发明的第1实施方式的第1变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图，图3（b）是只表示图3（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
图4（a）是表示本发明的第1实施方式的第2变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图，图4（b）是只表示图4（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
图5（a）是表示本发明的第1实施方式的第3变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图，图5（b）是只表示图5（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
图6是表示本发明的第1实施方式的方形电池在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的上部横截面的局部立体图。
图7是表示本发明的第1实施方式的第4变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图。
图8（a）是表示本发明的第1实施方式的第5变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图，图8（b）是只表示图8（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
图9是表示本发明的第2实施方式的方形电池的上部的剖视图。
图10是表示本发明的第2实施方式的方形电池的封口板的内表面侧的图。
图11是表示本发明的第2实施方式的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
图12是表示本发明的第2实施方式的方形电池的上部在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的剖视图。
图13是表示本发明的第2实施方式的方形电池的封口板的内表面侧在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的图。
图14是表示本发明的第2实施方式的第1变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
图15是表示本发明的第2实施方式的第2变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
图16是表示本发明的第2实施方式的第3变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
图17是表示本发明的第2实施方式的第4变形例的方形电池的上部的剖视图。
图18是表示本发明的第2实施方式的第4变形例的方形电池的封口板的内表面侧的图。
图19是表示本发明的第2实施方式的第4变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
图20是表示本发明的第2实施方式的第4变形例的方形电池的上部在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的剖视图。
图21是表示本发明的第2实施方式的第4变形例的方形电池的封口板的内表面侧在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的图。
图22是表示本发明的第2实施方式的第5变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，本发明并不限于以下的实施方式。此外，能在不超出起到本发明的效果的范围的范围内进行适当的变更。并且，还可以与其他实施方式组合起来。
（第1实施方式）
参照图1说明本发明的第1实施方式的方形电池。图1是表示本实施方式的方形电池的分解立体图。
如图1所示，本实施方式的方形电池所采用的电池壳体10是在其一端（图1中为上端）开口，在另一端（图1中为下端）封闭的有底壳体。此外，电池壳体10的横截面形状为大致矩形。以下，电池壳体10的横截面的长边方向简称为“长边方向”，电池壳体10的横截面的短边方向简称为“短边方向”。此外，将方形电池被其长边方向的外部压力压坏的情况称为“纵压坏”。
横截面形状被做成椭圆形的筒状的电极组20和电解质（未图示）一同被收容于电池壳体10。电极组20是将正极（第1电极）和负极（第2电极）隔着多孔质绝缘体的分隔件层叠卷绕而成的。在负极连接有负极引线21，在正极连接有正极引线22。在电极组20之上配置有绝缘板30，自形成于绝缘板30的通孔将负极引线21和正极引线22引出。
在绝缘板30之上设置有组合封口体100。组合封口体100具有与电池壳体10的开口部大致同形状的封口板60。通过将电池壳体10的开口部与封口板60的周缘焊接起来，将封口板60和电池壳体10电导通并且将电池壳体10封口。在封口板60的大致中央部形成有端子用通孔62，端子用通孔62中插入有铆钉端子80。铆钉端子80利用上部绝缘垫片70和下部绝缘垫片（绝缘构件）50与封口板60绝缘开来，并通过与集电板40连接起来而构成组合封口体100。在这里，集电板40和封口板60通过设置在它们之间的下部绝缘垫片50彼此绝缘。
正极引线22与封口板60相连接，与封口板60导通的电池壳体10成为正极的外部端子。此外，负极引线21与集电板40相连接，与集电板40导通的铆钉端子80成为负极的外部端子。
在封口板60的长边方向的一端形成有注液口63。注液口63是用于向电池壳体10内供给电解质的通孔，注液口63被密封栓90密封。
此外，在图1中，虽然为阴影而无法看到，但在封口板60的长边方向的另一端的内表面（图1中为下表面）形成有作为强度低于封口板60的其他部分的低强度部的薄壁部68。在后面将会进行详细说明，薄壁部68构成为当受到来自封口板60的长边方向的外部压力时，会比封口板60的其他部分先发生变形而使封口板60和集电板40接触。
由此，在产生纵压坏时，由于薄壁部68的变形，封口板60与不同极的集电板40接触而引起内部短路。因此，即使之后电极组20发生变形，正极活性物质和负极活性物质局部接触，短路电流也不会集中，从而能防止电池的异常过热。此外，采用本实施方式的结构，不用追加多余的空间和零件，采用仅在封口板60处形成薄壁部68这样简单的结构，就能获得安全性较高的方形电池。
接着，参照图2对本实施方式的方形电池的封口板进行详细说明。图2（a）是表示本发明的第1实施方式的方形电池的上部横截面的局部立体图，图2（b）是只表示图2（a）中电池壳体和封口板的局部立体图。
如图2（a）和图2（b）所示，在本实施方式中的方形电池的封口板60的内表面侧设置有与负极引线21电连接的集电板40。此外，集电板40通过铆接于被插入到封口板60的端子用通孔62的铆钉端子80而与封口板60连接起来。另外，在集电板40和封口板60之间设置有作为绝缘构件的下部绝缘垫片50，由此，将集电板40与封口板60绝缘开来。
在封口板60的内表面形成有薄壁部68，该薄壁部68是用于使封口板60在来自封口板60的长边方向的外部压力的作用下朝自沿其长边方向延伸的中心线偏离的方向弯曲的壁厚相对较薄的低强度部。
薄壁部68例如是通过对其整个区域进行冲压加工而使其与封口板60的其他部分相比形成为相对薄壁。因此，薄壁部68的强度低于封口板60的其他部分的强度，先行因纵压坏而压缩。
薄壁部68是用于使封口板60利用因纵压坏导致的压缩来弯曲而形成的。因此，薄壁部68设置为能使封口板60弯曲的形状及设置在能使封口板60弯曲位置。具体而言，薄壁部68构成为朝向封口板60的短边方向去该薄壁部68的强度发生变化。通过设置有这种薄壁部68，能使封口板60弯曲。
在图2（b）中，形成为薄壁后的薄壁部68构成为自封口板60的短边方向的一端朝向另一端去该薄壁部68的强度变低。具体而言，薄壁部68相对于中心线A-A而言，右侧的面积形成得较大。因此，右侧的部分能在更宽的范围进行压缩，因而封口板60向右侧弯曲。
此外，优选封口板60在比薄壁部68靠封口板60的长边方向的端部侧的位置设置作为导向部的引导切口部69。引导切口部69是在封口板60的内表面侧以向与集电板40相反的一侧凹陷的方式形成的槽部，引导切口部69通过与设置于下部绝缘垫片50且朝向该槽部突出的突起相嵌合而固定下部绝缘垫片50。并且，在下部绝缘垫片50的内表面侧设置有槽，将集电板40嵌入于该槽，通过如上所述那样固定下部绝缘垫片50，同样也将集电板40固定。
引导切口部69自沿封口板60的长边方向延伸的中心线A-A向封口板60的短边方向的一端部延伸。另外，上述短边方向的一端部是薄壁部68的强度较高的那一侧的端部。此外，此时，优选引导切口部69形成为相对于封口板60的短边方向倾斜。采用这种结构，在封口板60弯曲时，嵌合于引导切口部69的下部绝缘垫片50的突起会沿引导切口部69移动，因此，电池壳体10能以靠近集电板40的方式顺利地移动。其结果，能更可靠地使集电板40的端部与电池壳体10的侧面接触。
另外，在本实施方式中，如图2（a）和图2（b）所示，薄壁部68形成为三角形形状，但只要是如上所述能让封口板60弯曲的形状即可，并不限于三角形形状。例如，薄壁部68也可以构成为自封口板60的短边方向的一端朝向另一端去，该薄壁部68在封口板60的长边方向的长度发生变化。具体而言，作为本实施方式的第1变形例，如图3（a）和图3（b）所示，薄壁部68可以是梯形形状。在图3（b）中，形成为薄壁后的薄壁部68相对于中心线A-A而言，也是右侧的面积形成得较大。因此，右侧的部分能在更宽的范围进行压缩，因而封口板60向右侧弯曲。
除此之外，作为本实施方式的第2变形例，如图4（a）和图4（b）所示，在以自沿封口板60的长边方向延伸的中心线A-A朝向短边方向的端部去而面积增大的方式形成薄壁部68的情况下，也能使封口板60弯曲。例如，在将与封口板60的其他部分相比形成为相对薄壁的两个薄壁部68形成为如图4（a）和图4（b）所示的形状的情况下，能使封口板60向左右的任意一个方向弯曲。另外，在图4（a）和图4（b）中，虽然在中心线A-A的左右分别形成有薄壁部68，但也可以是将这些薄壁部68在中心线上连接起来而成的形状。
上述的薄壁部68是通过改变沿封口板60的长边方向延伸的中心线A-A的左右的面积而使封口板60能够弯曲，但也可以不改变面积而是通过改变厚度来使封口板60能够弯曲。例如，作为本实施方式的第3变形例，也可以使薄壁部68在A-A线的左右的面积相等而改变左右的壁厚。这样的话，能够利用因纵压坏导致的薄壁部68的压缩来使封口板60弯曲。具体而言，如图5（a）和图5（b）所示，在薄壁部68处A-A线的右侧的厚度形成得比左侧的厚度薄的情况下，相对于A-A线而言的右侧被先行压缩，因此，能容易地使封口板60弯曲。
接着，参照图6说明在本实施方式的方形电池中在电池壳体弯曲时引起内部短路的机构。
如上所述，在本实施方式的方形电池中，发生纵压坏时，通过先行压缩强度相对较低的薄壁部68来让封口板60弯曲。具体而言，采用具有图2等所示的薄壁部68的封口板60的情况下，如图6所示，由于纵压坏，薄壁部68被压缩，随之封口板60向右侧弯曲。此外，与封口板60相连接的电池壳体10与封口板60一同弯折，电池壳体10的侧面的局部向集电板40的方向移动。利用该电池壳体10的弯折，集电板40的端部与作为不同极的电池壳体10的侧面接触，从而能迅速地使电池放电。
在这里，优选的是，上述的薄壁部68位于面对集电板40的位置，即，薄壁部68设置在与集电板40重叠的位置。此外，优选的是，薄壁部68形成为集电板40的端部与薄壁部68的最短距离比集电板40的侧面与电池壳体10的最短距离长。这样的话，即使封口板60的弯曲较小，也能引起内部短路，因此，能确保电池的安全性。
接着，参照图7说明本发明的第1实施方式的第4变形例的方形电池。图7是表示本实施方式的第4变形例的方形电池的上部横截面的局部立体图。本变形例与第1实施方式相比，集电板的形状不同。
第1实施方式的方形电池的集电板是直线状的，但并不限于此。例如，也可以像图7所示的本变形例的方形电池的集电板40这样，是集电板40的端部向电池壳体10的长边侧的侧面方向延伸的形状。这样一来，在发生纵压坏时，集电板40的延伸端部会更早地与电池壳体10的侧面接触从而引起内部短路，因此，能进一步提高安全性。
此外，薄壁部68的个数并没有限定，作为本实施方式的第5变形例，如图8（a）和图8（b）所示，可以设置多个（图中为两个）薄壁部68。这样一来，能防止封口板60的强度降低，并且能增大薄壁部68的总面积。因此，在发生纵压坏时，能够使集电板40的端部更早地与电池壳体10的侧面接触从而引起内部短路。
另外，在第1实施方式及其变形例中，薄壁部68的形成方法不限于上述的方法。例如，可以对封口板60的其他部分进行加强，以使薄壁部68的强度变得相对较低。具体而言，采用铝制的封口板，在沿封口板的长边方向延伸的中心线的左右两侧的任意一侧，在自长边方向的两端部到薄壁部68为止的区域内焊接镍板来进行加强，由此，也能使封口板弯曲。
在第1实施方式及其变形例中，通过在封口板60设置薄壁部68，能使封口板弯曲，但也可以是不设置薄壁部68而只设置引导切口部69的结构。如果这样的话，在发生纵压坏时，能够使集电板40的端部更早地与电池壳体10的侧面接触从而引起内部短路。
（第2实施方式）
接着，说明本发明的第2实施方式的方形电池。另外，在本实施方式中，对于与第1实施方式及其变形例相同的部分省略其说明，而只说明不同的部分。本实施方式的方形电池与第1实施方式的方形电池相比，封口板的结构不同。
以下，参照图9～图13对本实施方式的方形电池尤其是封口板进行说明。图9是表示本实施方式的方形电池的上部的剖视图，图10是表示本实施方式的方形电池的封口板的内表面侧的图，图11是表示本实施方式的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。此外，图12是表示本实施方式的方形电池的上部在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的剖视图，图13是表示本实施方式的方形电池的封口板的内表面侧在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的图。
如图9～图11所示，在与正极引线22电连接的封口板60的下方（内表面侧）且是电极组20的上方，以沿封口板60的长边方向延伸的方式设置有与负极引线21电连接的集电板40。在封口板60和集电板40之间，设置有作为绝缘构件的下部绝缘垫片50，由此，将集电板40与封口板60绝缘开来。在封口板60的内表面侧形成有向电极组20的方向突出的突出部64，突出部64配置于比集电板40的一端部（在图10中为右侧）靠封口板60的长边方向外侧的位置，即配置于比集电板40的一端部（在图10中为右侧）靠封口板60的长边方向的端部侧的位置。在这里，在该封口板60的长边方向的端部侧设置有作为相对来说壁厚较薄的低强度部的薄壁部61，突出部64设置于在封口板60的长边方向上集电板40和薄壁部61之间的位置。换言之，薄壁部61相对于突出部64而言，设置在与集电板40相反的一侧且是在封口板60的长边方向上与突出部64邻接的位置。在这里，“邻接”不一定是相接的意思，也包含接近的意思。
采用本实施方式的方形电池，如图12和图13所示，在自电池外部沿箭头方向施加压力而使方形电池发生纵压坏时，位于比相对来说壁厚较薄且强度较低的薄壁部61靠长边方向外侧的部分被压缩而移动至突出部64，从而形成薄壁部压缩变形部66。此时，突出部64被薄壁部压缩变形部66向集电板40侧按压而与集电板40接触，从而引起内部短路。因此，采用本实施方式，通过在纵压坏时使集电板40和封口板60容易接触而发生内部短路，能迅速地进行放电。因此，能抑制由电极组20的正极活性物质和负极活性物质的局部的内部短路引起的短路电流的集中，能防止电池异常过热，从而能获得更安全的方形电池。
在这里，优选的是，为了在纵压坏时使突出部64可靠地与集电板40接触，突出部64至少突出到集电板40的位置。
此外，在本实施方式中，在封口板60的比突出部64靠长边方向内侧的位置，即封口板60的相对于突出部64靠集电板40侧的位置，形成有作为另一个低强度部的切口部65。如图10所示，为了使切口部65在电池的纵压坏时容易被压缩，切口部65例如形成为沿封口板60的内表面的短边方向延伸的形状。此外，如图12和图13所示，切口部65在纵压坏时被压缩，从而形成切口部压缩变形部67。由此，突出部64更接近集电板40，因而变得更容易与集电板40接触，从而能更可靠地引起内部短路。
另外，在本实施方式中，说明了形成有薄壁部61和切口部65的封口板60，但也可以采用不形成薄壁部61而只形成有切口部65的封口板60。采用这种封口板60，切口部65因纵压坏而被压缩，从而也能使突出部64和集电板40接触而发生内部短路。此外，也可以采用不形成切口部65而只形成有薄壁部61的封口板。采用这样的封口板60，薄壁部61被压缩，从而也能使突出部64和集电板40接触而发生内部短路。
在本实施方式中，薄壁部61例如可以是兼作防爆阀的结构。利用防爆阀，在电池内部产生气体，并在电池的内压超过规定值时，该防爆阀发生断裂，从而能防止方形电池的内压进一步上升，能避免电池的破裂。
在本实施方式中，在纵压坏时与集电板40接触而发生内部短路的封口板60的突出部64形成在远离电池壳体10的短边侧的侧壁的位置。因此，即使在由于掉落和振动等的冲击施加长边方向的压力，而使电池壳体10稍稍变形的情况下，也不易发生由电池壳体10和集电板40的接触实现的内部短路，而能获得可靠性较高的电池。
此外，在使面对突出部64的下部绝缘垫片50的端部在封口板60的长边方向上延伸到比集电板40的端部靠突出部64侧的位置的情况下，即使将突出部64和集电板40配置得更接近，发生由集电板40和突出部64之间的接触而导致的不良的危险性也较低，能确保电池的可靠性。因此，能将突出部64和集电板40配置得较接近，而在电池的纵压坏时能更可靠地发生内部短路。
对于掉落和振动等的冲击，从防止集电板40和突出部64因此而接触的观点出发，优选集电板40和突出部64的距离为0.3mm以上。此外，当用于产生内部短路的集电板40和突出部64形成在电池壳体10的长边方向的大致中央部分时，在上述内部短路发生前，由于电极组20的变形所导致的正极活性物质和负极活性物质的局部的内部短路而导致电池产生异常过热的可能性会变高。具体而言，当发生使电池壳体10的长边的长度压缩到四分之一程度的纵压缩时，容易引起电池的异常过热。因此，优选在电池壳体10的长边方向上电池壳体10的短边侧的侧壁与突出部64之间的距离小于电池壳体10的长边的长度的四分之一。
另外，在本实施方式中，突出部64和切口部65的形状以及个数不受上述内容的限定。作为本发明的第2实施方式的第1变形例，如图14所示，可以设置多个（图14中为两个）突出部64。突出部64例如可以由冲压加工而形成。在进行冲压加工时，突出部64的形状越小加工越容易。因此，通过形成多个较小的突出部64，能提高生产率。
此外，作为本发明的第2实施方式的第2变形例，如图15所示，可以设置多个（图15中为两个）切口部65。在该情况下，切口部65例如以隔着突出部64的方式形成。
此外，作为本发明的第2实施方式的第3变形例，如图16所示，切口部65可以是包围突出部64的形状。
接着，参照图17～图21说明本发明的第2实施方式的第4变形例。图17是表示本变形例的方形电池的上部的剖视图，图18是表示本变形例的方形电池的封口板的内表面侧的图，图19是表示本变形例的方形电池的封口板的内表面侧的局部放大立体图。此外，图20是表示本变形例的方形电池的上部在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的剖视图，图21是表示本变形例的方形电池的封口板的内表面侧在受到了来自长度方向的压力时的压坏状态的图。
如图17～图19所示，本变形例与第2实施方式不同，在封口板60的内表面侧，突出部64形成于比薄壁部61靠长度方向外侧的位置。即，薄壁部61相对于突出部而言，以在封口板60的长边方向上与突出部邻接的方式设置于集电板40侧。
在小型的方形电池中，封口板60也变小，而像第2实施方式那样在集电板40和薄壁部61之间设置突出部64变得很困难。在本变形例中，将突出部64设置于封口板60的长边方向的端部侧（图18中的右侧），因此，即使是小型的方形电池也能容易地制造突出部64。
采用本变形例，如图20和图21所示，在自电池外部沿箭头方向施加压力而使电池壳体10发生纵压坏时，首先，壁厚较薄且强度较低的薄壁部61被先行压缩，从而形成薄壁部压缩变形部66。由此，位于在封口板60的长边方向上比薄壁部61靠外侧的位置的突出部64移动到作为不同极的集电板40侧，并与集电板40接触而引起内部短路。因此，采用本变形例的结构，能在纵压坏时使集电板40与封口板60的突出部64容易接触而发生内部短路，从而能抑制由电极组20的正极活性物质和负极活性物质的局部短路引起的短路电流的集中，能防止电池异常过热。由此，能获得更安全的方形电池。
另外，在本变形例中，突出部64的形状以及个数不受上述内容的限定。作为本发明的第2实施方式的第5变形例，如图22所示，可以设置多个（图22中为三个）突出部64。本发明的第2实施方式的第5变形例与第1变形例一样，能起到提高冲压加工时的生产率的效果。
下面，列举出在由锂二次电池构成第1实施方式、第2实施方式以及它们的变形例的方形电池时的构成材料的代表例。
电池壳体10、正极引线22、封口板60以及密封栓90例如由铝或者铝合金等金属构成。电池壳体10和封口板60之间、封口板60和正极引线22之间以及封口板60和密封栓90之间也可以分别由不同的金属构成。
正极在正极集电体的两面或一个面上形成有正极活性物质层。
正极集电体为例如由铝、碳或者导电性树脂等导电性材料构成的基板或箔片。
正极活性物质层含有正极活性物质、导电剂以及粘结剂等。正极活性物质为例如用通式LixM1-xO2（M为Co、Ni或者Mn等。）表示的含锂复合氧化物。
导电材料既可以是天然石墨或人造石墨等石墨类，也可以是乙炔黑、科琴黑、灯黑或热裂法炭黑等炭黑类等。
粘结剂例如为聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride：PVDF）、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳香族聚酰胺树脂、聚酰胺或聚酰亚胺等。
优选负极引线21、集电板40以及铆钉端子80采用例如镍、铜、铁或者不锈钢。
负极在负极集电体的两面或一个面上形成有负极活性物质层。
负极集电体既可以是由不锈钢网、镍、铜或钛等构成的金属箔，也可以是由碳或导电性树脂等构成的薄膜。
负极活性物质层含有负极活性物质。负极活性物质例如既可以是石墨等碳材料，也可以是硅或是锡等能可逆地嵌入及脱嵌锂的金属，亦可以是含有这种金属的化合物。
分隔件可以由例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的混合物或乙烯和丙烯的共聚物等构成。
电解质既可以是含有非水溶剂和溶解于非水溶剂中的溶质的液状非水电解质，也可以是含有液状非水电解质和高分子化合物的聚合物电解质。
这种方形电池例如可按以下所示的方法制造。首先，准备连接有正极引线22的正极和连接有负极引线21的负极。接着，以正极引线22和负极引线21彼此向同一方向延伸的方式配置正极和负极，将正极和负极隔着分隔件卷绕起来。此时，既可以在制成截面大致为圆形的电极组后，再使该电极组扁平化，也可以通过将正极、负极及分隔件卷绕在卷绕用板（截面为矩形）而构成扁平的电极组。将这样制作而成的电极组20收容于电池壳体10，将绝缘板30设置在电极组20之上。通过将铆钉端子80、上部绝缘垫片70、下部绝缘垫片50以及集电板40固定于封口板60而构成组合封口体100。在该组合封口体100中，在封口板60的内表面侧连接有正极引线22，在集电板40的下表面连接有负极引线21。然后，将组合封口体100配置于电池壳体10的开口部，并对电池壳体10和封口板60进行激光焊接，由此密封电池壳体10。接着，在自注液口63注入电解质之后，将密封栓90焊接于注液口63。由此，制成本实施方式的方形电池。
另外，在本实施方式中，将封口板60作为正极的外部端子，将铆钉端子80作为负极的外部端子，但正极和负极的外部端子也可以反过来。在该情况下，电池壳体10、封口板60、密封栓90以及与封口板60连接的负极引线21由例如镍、铜、铁或者不锈钢构成即可。此外，铆钉端子80、集电板40以及与集电板40连接的正极引线22例如由铝或者铝合金构成即可。
此外，本实施方式的方形电池并不限于锂电池，也可以是碱性二次电池、碱性电池或者锂一次电池。
实施例
在本实施例中，按照以下所示的方法制造方形的锂离子二次电池，并对该锂离子二次电池进行了安全性试验。
（实施例1）
（a）正极的制作
作为正极活性物质，采用了平均粒径为10μm的钴酸锂（LiCoO2）。通过将100重量份的正极活性物质、8重量份的聚偏氟乙烯（polyvinylidenefluoride：PVDF，粘结剂）、3重量份的乙炔黑（导电材料）以及适量的N-甲基-2-吡咯烷酮（N-methylpyrrolidone：NMP）混合，调制成正极合剂浆料。
将该正极合剂浆料涂布于长度为420mm、宽度为42mm、厚度为15μm的铝箔（正极集电体）的两面，然后使其干燥。由此，在铝箔的各面形成厚度为65μm的正极活性物质层。此时，使铝箔在制成的正极的长度方向的端部上暴露出来，将长度为30mm、宽度为3mm、厚度为0.1mm的铝制的引线（正极引线22）的一端超声波焊接于该铝箔的暴露出来的部分。
（b）负极的制作
作为负极活性物质，采用了平均粒径为20μm的人造石墨。通过将100重量份的负极活性物质、1重量份的苯乙烯-丁二烯共聚物（日本瑞翁株式会社制的BM-400B，粘结剂）、1重量份的羧甲基纤维素（增粘剂）和适量的水混合，调制成负极合剂浆料。
将该负极合剂浆料涂布于长度为400mm、宽度为44mm、厚度为10μm的铜箔（负极集电体）的两面，然后使其干燥。由此，在铜箔的各面形成厚度为70μm的负极活性物质层。此时，使铜箔在制成的负极的长度方向的端部暴露出来，将长度为30mm、宽度为3mm、厚度为0.1mm的镍制的引线（负极引线21）的一端超声波焊接于该铜箔的暴露出来的部分。
（c）非水电解质的调制
在按1∶4的体积比含有碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中，以1.0mol/L的浓度溶解LiPF6（溶质）。这样一来，调制成非水电解质。
（d）电池的制作
按以下步骤制作方形电池。
首先，制作电极组。以引线彼此向同一方向延伸的方式配置正极和负极，在该正极和负极之间配置厚度为20μm的聚乙烯制的分隔件。将正极引线22作为卷绕终端且将负极引线2作为卷绕始端，而将正极、负极以及分隔件卷绕于平板。
接着，制作组合封口体100。将PPS制的上部绝缘垫片70配置在铝制的封口板60的上表面，隔着PPS制的下部绝缘垫片50将集电板40配置在该封口板60的下表面。然后，通过将铆钉端子80铆接于形成在封口板60的长边方向的中央的端子用通孔62，将上部绝缘垫片70、下部绝缘垫片50以及集电板40固定于封口板60。这里，封口板60采用了在第1实施方式所说明的图2所示的封口板60。
在将电极组20收容于电池壳体10（铝制，厚度为300μm）内之后，隔着绝缘板30将如上述那样制成的组合封口体100配置在电极组20之上。此时，使正极引线22和负极引线21穿过形成于绝缘板30的各通孔，并将组合封口体100配置于电池壳体10的开口侧。接着，将正极引线22的另一端激光焊接于封口板60，将负极引线21的另一端激光焊接于集电板40。之后，将封口板60配置于电池壳体10的开口部，并将封口板60的周缘激光焊接于电池壳体10，由此密封电池壳体10的开口部。
自封口板60的注液口63向电池壳体10内注入2.5g的非水电解质，之后，将密封栓90嵌合于注液口63，利用激光焊接将密封栓90和封口板60焊接起来而堵住注液口63。
这样一来，制造出厚度为5.2mm、高度为50mm、宽度为34mm、设计容量为900mAh的方形锂二次电池。
（实施例2）
除了封口板60采用了在第1实施方式的第5变形例所说明的图8所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（实施例3）
除了封口板60采用了在第1实施方式的第1变形例所说明的图3所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（实施例4）
除了封口板60采用了在第1实施方式的第2变形例所说明的图4所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（实施例5）
除了封口板60采用了在第1实施方式的第4变形例所说明的图7所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（实施例6）
除了封口板60采用了在第2实施方式所说明的图11所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（实施例7）
除了封口板60采用了在第2实施方式的第4变形例所说明的图19所示的封口板60以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
（比较例1）
除了作为封口板采用了在第1实施方式所说明的图2所示的封口板60中未形成有薄壁部61、薄壁部68和引导切口部69的封口板以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
(比较例2)
除了作为封口板采用了在第2实施方式所说明的图11所示的封口板60中未形成有突出部64和切口部65的封口板以外，用与上述实施例1相同的方法制造出方形锂二次电池。
＜由纵压坏引起的内部短路试验＞
各准备10个实施例1～实施例7及比较例1和比较例2的电池，进行了以下的评价。在25℃的环境温度下，在以0.7C恒电流充电到4.2V之后，以4.2V的电压恒电压充电至电流降到0.05C。然后，在25℃的环境温度下，使SUS制的平板抵接于作为各电池的横截面的短边的两侧壁，以13kN的力且以3mm／秒的速度在长边方向压坏电池。然后，测量了电池在发生内部短路5秒后的表面温度。在表1表示10个电池的表面温度的平均值。
表1
表面温度的平均值
实施例1 48.6℃
实施例2 47.4℃
实施例3 48.1℃
实施例4 49.6℃
实施例5 43.2℃
实施例6 48.1℃
实施例7 47.6℃
比较例1 96.7℃
比较例2 96.5℃
如表1所示，对于电池的表面温度，各实施例的电池的表面温度低于比较例1、2的电池的表面温度。其中，实施例5的电池与其他的实施例的电池相比，能进一步抑制表面温度的上升。一般认为这是因为使集电板40的端部向电池壳体10的侧面方向延伸出来，而更早地引发内部短路，结果抑制了温度上升。如上所述，可确认到本发明的实施例的电池具有优异的安全性。
＜掉落试验＞
各准备5个实施例1～实施例7及比较例1和比较例2的电池，进行了以下的评价。使方形电池的6个面分别自1.2m的高度朝下各掉落10次，之后，使方形电池的4个角部分别自1.2m的高度朝下各掉落10次。测量掉落后的电池的电压和温度，并与掉落前的电池进行比较，对电压是否下降以及发热的有无进行了确认。结果，在实施例1～实施例7及比较例1和比较例2的电池中均未发现电压的下降和发热。
根据该结果表明，虽然由于实施例1～实施例5的电池具有薄壁部68和引导切口部69，实施例6和实施例7的电池具有突出部64和切口部65，而是容易引起内部短路的结构，但能防止发生由掉落等的略微的冲击导致的短路这样的不良，是可靠性较高的电池。
产业上的可利用性
本发明的方形电池能提高安全性，作为例如个人计算机、手机、移动设备、便携式信息终端、便携式游戏设备及摄像机等便携式电子设备的电源，以及电动汽车、电动工具、吸尘器以及机器人等的驱动用电源等是有用的。
附图标记说明
10  电池壳体
20  电极组
21  负极引线
22  正极引线
30  绝缘板
40  集电板
50  下部绝缘垫片（绝缘构件）
60  封口板
61  薄壁部（低强度部）
62  端子用通孔
63  注液口
64  突出部
65  切口部（低强度部）
66  薄壁部压缩变形部
67  切口部压缩变形部
68  薄壁部（低强度部）
69  引导切口部（导向部）
70  上部绝缘垫片
80  铆钉端子
90  密封栓
100 组合封口体

Claims (17)

1.一种方形电池，其将隔着分隔件卷绕第1电极和第2电极而成的电极组与电解质一同收容于电池壳体内，利用封口板将上述电池壳体的开口部封口，其中，
上述第1电极与上述封口板电连接，
上述第2电极与设置于上述封口板和上述电极组之间且是沿着上述封口板的长边方向延伸的集电板电连接，
在上述封口板和上述集电板之间设置有绝缘构件，
上述封口板具有低强度部，该低强度部的强度低于上述封口板的其他部分，该低强度部构成在该封口板受到了该封口板的长边方向的外部压力时，该低强度部比上述封口板的其他部分先发生变形而使上述封口板和上述集电板接触。
2.根据权利要求1所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为朝向上述封口板的短边方向去，该低强度部的强度发生变化。
3.根据权利要求2所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为使上述低强度部的强度变化，使得在上述封口板受到了该封口板的长边方向的外部压力时，上述封口板以上述低强度部为轴朝自沿着上述封口板的长边方向延伸的中心线偏离的方向弯曲。
4.根据权利要求2或3所述的方形电池，其中，
上述低强度部设置在与上述集电板重叠的位置。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为自上述封口板的短边方向的一端朝向另一端去，该低强度部的强度变小。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为自沿着上述封口板的长边方向延伸的中心线朝向短边方向的一端和另一端中的至少一端去，该低强度部的强度变小。
7.根据权利要求2～6中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为自上述封口板的短边方向的一端朝向另一端去，上述低强度部的厚度发生变化。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部构成为自上述封口板的短边方向的一端朝向另一端去，上述低强度部在上述封口板的长边方向上的长度发生变化。
9.根据权利要求2～8中任一项所述的方形电池，其中，
上述封口板具有导向部，该导向部自沿着该封口板的长边方向延伸的中心线朝向该封口板的短边方向的一端侧延伸，
上述集电板以其端部能沿导向部移动的方式隔着上述绝缘构件与上述导向部卡合。
10.根据权利要求9所述的方形电池，其中，
上述导向部是向与上述集电板相反的一侧凹陷的槽部，
上述绝缘构件具有突出部，该突出部朝向上述槽部突出，并嵌在上述槽部。
11.根据权利要求1所述的方形电池，其中，
上述封口板具有突出部，该突出部设置于比上述集电板的长边方向的一端部靠长边方向外侧的位置，并朝向上述电极组侧突出，
上述低强度部设置于在上述封口板的长边方向与上述突出部邻接的位置。
12.根据权利要求11所述的方形电池，其中，
上述突出部至少突出到上述集电板的位置。
13.根据权利要求11或12所述的方形电池，其中，
上述低强度部相对于上述突出部而言位于上述集电板侧。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部相对于上述突出部而言位于与上述集电板相反的一侧。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的方形电池，其中，
上述低强度部是防爆阀，该防爆阀会因电池内部的压力上升而发生断裂。
16.根据权利要求11～15中任一项所述的方形电池，其中，
上述集电板和上述突出部之间的距离为0.3mm以上。
17.根据权利要求11～16中任一项所述的方形电池，其中，
上述电池壳体的短边侧的侧壁与上述突出部之间的距离小于上述电池壳体的长边的长度的四分之一。
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