CN103945955A - 电池注入孔的使用铆钉的密封布置 - Google Patents

Abstract

一种密封型电池10包括注入孔32b，以及密封注入孔32b的密封垫37和盲铆钉61。朝向电池壳体内部倾斜的锥形表面形成于电池壳体的注入孔32b的周围。通过盲铆钉61的塑性变形使得注入孔32b由密封垫37和盲铆钉61密封。

Description

电池注入孔的使用铆钉的密封布置

技术领域

本发明涉及一种密封型电池，且更具体地，涉及用于密封开在电池壳体中的贯通孔的技术。

背景技术

对于诸如锂离子二次电池或镍-金属氢化物二次电池的密封型电池，典型的公知结构是充电元件和放电元件(例如正极、负极和分隔材等)被容纳在电池壳体中，且作为开在盖部的贯通孔的注入孔在电池壳体已经充满电解液之后被密封。

例如，公开号为2003-229118(JP2003-229118A)的日本专利申请描述了根据涉及使用具有凸缘和套筒的盲铆钉作为堵塞构件的方法密封这样的贯通孔的技术，即如图9A所示，通过将套筒插入贯通孔中然后使该套筒弹性变形以便于压缩布置在凸缘和贯通孔之间的密封垫来密封该贯通孔的技术。

然而，对于在JP2003-229118A中所描述的堵塞构件，当电池的内部压力升高时，在盖部的贯通孔周围的区域可能向外变形，使得如图9B所示的盖部的内周端部向上挤压密封垫。此时，密封垫由来自盖部的如图9B中箭头F0所示的径向向外的力推出。其结果是，与盲铆钉的套筒的接触变弱，这可能导致密封部的密封强度和密封性能的下降。

发明内容

因而，本发明提供了一种密封型电池，即使由于电池的内部压力升高使得贯通孔周围的区域向外变形，其也能够抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

也就是，本发明的一个方案涉及一种密封型电池，所述密封型电池包括：电池壳体，其具有开口的贯通孔；堵塞构件，其堵塞贯通孔；以及密封构件，其为在贯通孔和堵塞构件之间密封的弹性体。所述堵塞构件为盲铆钉，该盲铆钉包括凸缘和套筒，所述凸缘形成为直径大于贯通孔的直径，且所述套筒形成为直径小于贯通孔的直径。朝向电池壳体内部倾斜的锥形表面形成于电池壳体的外表面的贯通孔的周边部上。另外，通过套筒的插入电池壳体内部的部分塑性变形以致膨出，使得密封构件夹在凸缘和锥形表面之间且贯通孔由凸缘密封。

在上述方案中，贯通孔可以是用来注入电解液的注入孔。

在上述结构中，在电池壳体的外表面上形成的贯通孔的周边部的锥形表面可以仅形成于电池壳体的外表面上。

在上述结构中，在凸缘的与贯通孔相对的表面上可以形成有锥形部，在该锥形部中凸缘的径向内侧朝向电池壳体倾斜。

在上述结构中，在凸缘的与贯通孔相对的表面上可以形成有锥形部，在该锥形部中凸缘的径向内侧在与电池壳体相对的方向上倾斜。

在上述结构中，密封构件可以形成为形状匹配于当贯通孔由凸缘密封时锥形表面和凸缘的与贯通孔相对的表面之间的形状。

另外，在上述结构中，在锥形表面和凸缘的与贯通孔相对的表面中的至少其中一个表面之上可以形成有突起部。

因而，本发明的密封型电池，即使由于电池的内部压力升高使得贯通孔周围的区域向外变形，也能够抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

附图说明

将参照附图在以下本发明的示例性实施例的详细说明中描述本发明的特征、优点以及技术和工业重要性，其中类似的附图标记指代类似的元件，并且其中：

图1是示意性地示出了根据本发明的第一示例性实施例的密封型电池的结构的前视图；

图2是根据第一示例性实施例的在注入孔附近的结构的剖视图；

图3是示出了根据第一示例性实施例的在插入盲铆钉之前的在注入孔附近的区域的状态的剖视图；

图4是示出了根据第一示例性实施例的在插入盲铆钉之后的在注入孔附近的区域的状态的剖视图；

图5是根据第一示例性实施例的当密封型电池中的内部压力已经升高时在注入孔附近的区域的剖视图；

图6A是根据本发明的第二示例性实施例的在盲铆钉插入密封型电池之前的在注入孔附近的区域的剖视图，且图6B是根据第二示例性实施例的在附接盲铆钉之后的在注入孔附近的区域的剖视图；

图7A和图7B是分别根据本发明的第三示例性实施例和第四个示例性实施例的在盲铆钉附接在密封型电池中之后的在注入孔附近的区域的剖视图；

图8A和图8B是分别根据本发明的第五个示例性实施例和第六个示例性实施例的在盲铆钉附接在密封型电池中之后的在注入孔附近的区域的剖视图；以及

图9A是根据现有技术的在盲铆钉附接在密封型电池中之后的在注入孔附近的区域的剖视图，且图9B是根据现有技术的当密封型电池的内部压力已经升高时的在注入孔附近的区域的剖视图。

具体实施方式

下面，将描述本发明的示例性实施例。本发明的技术范围并不限制以下所描述的示例性实施例。相反地，从说明书和附图中的描述明显可见本发明宽泛地覆盖真正旨在的技术方案的全部范围。

第一示例性实施例

将参照图1描述作为本发明的电池的第一示例性实施例的电池10的一般结构。本示例性实施例的电池10是一种密封型的锂离子二次电池。然而，本发明可应用的对象并不限于锂离子二次电池。也就是，本发明还可以应用于诸如镍-金属氢化物二次电池等的另一种密封型电池。

电池10包括发电元件20；外表部30，其为容纳发电元件20在其内部的电池壳体；外部端子40，其从外表部30向外突起；以及绝缘构件50、51，其插入在每一个外部端子40和外表部30之间。

发电元件20是一种电解液浸渍电极体，在所述电极体中，正极、负极和分隔材堆叠或滚轧在一起。当电池10充电和放电时，作为发生在发电元件20内部的化学反应的结果(严格地说，作为离子穿过正极和负极之间的电解液的结果)而有电流流动。

作为电池壳体的外表部30是具有外壳部31和盖部32的矩形柱状的罐。外壳部31是开口的矩形筒状构件，其具有底部和开口的一侧。发电元件20被容纳在该外壳部31的内部。盖部32是板状构件，其具有对应于外壳部31的开口侧的形状，并能够与外壳部31接合在一起以便于封闭外壳部31的开口侧。用于注入电解液的注入孔32b在外部端子40插穿盖部32的位置之间开在盖部32上。在本示例性实施例中的电池10是由其外表部30形成为矩形筒状的有底的矩形电池形成的，但本发明并不限于此。例如，本发明还可以应用于其外表部30形成为圆形圆柱状的有底的圆形圆柱状的电池。

从盖部32的外表面布置每一个外部端子40使其一部分从电池10向外突起。每一个外部端子40经由相应的集电极引线端45电连接至发电元件20的正极或负极。外部端子40和集电极引线端45起通电路径的作用，其将存储在发电元件20中的电力发出至外部，或从外部引入电力至发电元件20。每一个集电极引线端45连接至发电元件20的正极板或负极板。作为集电极引线端45的材料，铝可以用在正极侧，而铜可以用在负极侧。

每一个外部端子40通过置于外部端子40的外周面部上方的固定构件35而经由绝缘构件50、51在绝缘状态下固定至盖部32。绝缘构件50、51的材料优选为具有极佳的高温蠕变特性的材料，即，相对于电池10的热循环具有长期的蠕变阻力的材料。这样材料的示例是PFA(perfluoroalkoxy ethylene,全氟烷氧基乙烯)等。

通过给从电池向外突起的部分滚轧螺纹来给外部端子40车螺纹，使得形成螺栓部。当实际使用电池10时，使用这些螺栓部将外部装置或母线的接线端子等紧固至外部端子。在紧固过程中，给外部端子40施加紧固扭矩，则外部力通过螺旋紧固而沿轴向方向施加，所以诸如铁等高强度的材料优选用作外部端子40的材料。

紧接着，将参照图2描述根据本示例性实施例的作为在电池10中开口的贯通孔的注入孔32b附近的区域的结构。如上所述，注入孔32b形成为在盖部32上在外部端子40之间的位置处开口。注入孔32b是具有预定内径的贯通孔，并沿盖部32的厚度方向穿过盖部32。注入孔32b用来将电解液注入其内部预先已经容纳有发电元件20的外表部30中。

如图1和图2所示，作为堵塞构件的盲铆钉61，和具有在注入孔32b和盲铆钉61之间密封的弹性体的作为密封构件的密封垫都37安装在注入孔32b中。在该示例性实施例中，结构是这样的，即用于注入电解液的注入孔32b是贯通孔，且该注入孔32b是密封的，但通过应用本发明而密封的贯通孔并不限于注入孔32b。也就是，只要贯通孔是在电池壳体中开口的贯通孔，就可以应用本发明。

在作为电池壳体的盖部32的外表面(即，图2中上表面)上的注入孔32b(即，在盖部32的内周端部上)的周围形成朝向电池壳体内部倾斜的锥形表面32a。另外，在锥形表面32a的背侧(即，盖部32的内侧)的部分上形成类似于锥形表面32a的朝向电池壳体内部倾斜的锥形表面32c，且比锥形表面32c在径向上更向内地形成与盖部32水平(即，平行于)的表面32d。另外，如图2所示，布置作为环状弹性体的密封垫37以便于抵接锥形表面32a。密封垫37是密封注入孔32b的密封构件。例如，密封垫37的材料优选地能够耐受诸如氟树脂(fluorine resin)或EPDM(Ethylene-Propylene-DieneMonomer，三元乙丙橡胶)(ethylene-propylene rubber，乙丙橡胶)等的电解液。密封垫37在其中心具有将套筒64插入的插入孔。密封垫37还具有在与锥形表面32a接触的表面上形成的倾斜部，并安置在盲铆钉61的下表面62a和盖部32的锥形表面32a之间。

如图2所示，盲铆钉61包括法兰形凸缘62，其是形成为直径大于贯通孔32b直径的的堵塞部；圆柱形套筒64，其形成为直径与贯通孔32b的直径大致相同且插入贯通孔32b中；以及膨出头部63a，其从套筒64延伸且具有大于套筒64直径的直径。另外，利用夹在凸缘62和盖部32之间的环形密封垫37将盲铆钉61压接至盖部32。也就是，盲铆钉61利用在贯通孔32b周边部和盲铆钉61之间被压缩的环形密封垫37来密封贯通孔32b。

如图3所示，在密封贯通孔32b之前，盲铆钉61由法兰形凸缘62、能够插入贯通孔32b的圆柱形套筒64、作为套筒64的中间部并具有与套筒64大致相同的直径的膨出部63，以及容纳在套筒64中并从凸缘62伸出的心轴67形成。心轴67的一个端部从凸缘62伸出固定长度，且具有比所述一个端部更大直径的头部67a形成于心轴67的另一个端部上。头部67a被布置在膨出部63的附近。

如图4所示，当利用盲铆钉61密封贯通孔32b时，盲铆钉61沿图3中箭头A的方向移动，套筒64插入密封垫37的插入孔和贯通孔32b，且膨出部63插入外表部30的内部。

然后，通过利用紧固工具等沿图4中箭头B所示的方向拉动心轴67的从凸缘62伸出的部分，以致于头部67a使已经插入外表部30的内部的膨出部63弹性变形，这样它变成如图2所示的膨出头部63a。此外，在一定尺寸的膨出头部63a已经变形了之后，则心轴从凸缘62伸出的部分被折断和丢弃。

这样，盲铆钉61通过将盖部32和密封垫37夹在凸缘62和膨出头部63a之间从而将这些连接在一起来密封贯通孔32b。这样处于密封状态下的具有外表部30的密封型电池就完成了。

根据本示例性实施例的电池10，即使作为电池10内部产生气体的结果使得贯通孔32b周围的区域由于内部压力升高而向外变形，也能够通过盲铆钉61来抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

图5是当电池10的内部压力升高时的密封部的视图。当盖部32的贯通孔32b周围的区域朝向电池10(即，图5中朝上)变形时，因为锥形表面32a形成于盖部32的抵接密封垫37的部分上，所以密封垫37被锥形表面32a的整个表面向上压缩。其结果是，密封垫37接受来自锥形表面32a的如图5中箭头F1所示的径向向内的力，则因而被压向盲铆钉61的套筒64。也就是，在该示例性实施例中，当贯通孔32b周围的区域朝向电池10的外部变形时，密封垫37和套筒64之间的接触增大，使得通过盲铆钉61能够抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

如上所述，对于根据本示例性实施例的电池10，贯通孔32b由盲铆钉61密封。因此，即使作为电池10的激活过程的结果在作为电池壳体的外表部30的内部产生过量的气体，仍然能够确保通过密封部进行的密封。另外，锥形表面32a形成于注入孔32b的周边部上，并朝向电池壳体的内部倾斜。因此，即使电解液溢出在锥形表面32a上，电解液也能够沿着锥形表面32a的斜面流动并流进电池10中。

另外，在根据本示例性实施例的电池10中，如图3所示，当贯通孔32b由凸缘62密封时，密封垫37形成为形状匹配于当锥形表面32a和凸缘62的下表面62a聚拢时所形成的形状。其结果是，密封垫37和锥形表面32a之间的接触增大，所以密封垫37更容易接受来自锥形表面32a的力。因此，密封垫37压向套筒64的量增多，所以密封垫37和套筒64之间的接触变得更强。也就是，能够通过盲铆钉61更加有效地抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

第二示例性实施例

紧接着，将参照图6描述根据本发明的第二示例性实施例的密封型电池。在该第二示例性实施例中所述的密封型电池的与以上在第一示例性实施例中所述的密封型电池的共同的部分将用相同的附图标记来表示，且将省略对那些部分的描述。

在根据第二示例性实施例的密封型电池中，如图6A所示，盖部132的内侧表面132c(即，在图6A中的下侧上的表面)不向蓄电池箱的内部突出，而是具有与其他部分相似的平面的形状。其结果是，如图6B所示，由盲铆钉61实现的密封部的垂直宽度比在上述第一示例性实施例(参见图2)中的垂直宽度更紧凑。

另外，在本示例性实施例中，如图6A所示，密封垫137形成具有圆形圆柱形状，其中，它的上表面和下表面是平行的。另外，如图6B所示，当通过盲铆钉61将盖部132和密封垫137夹在凸缘62和膨出头部63a之间时，密封垫137弹性变形为形状匹配于当锥形表面32a和凸缘62的下表面62a聚拢时所形成的形状，并夹在锥形表面32a和下表面62a之间。这种结构排除了要加工密封垫137使其形状成为匹配于锥形表面的形状的需要。

第三示例性实施例

下面，将参照图7A描述根据本发明的第三示例性实施例的密封型电池。在根据本示例性实施例的密封型电池中，朝向电池壳体的内部倾斜的锥形表面232a形成于在盖部232的上表面上的贯通孔32b的周边部的部分上，且相平表面232b形成为比该锥形表面232a更靠径向内侧。另外，类似于锥形表面232a的朝向电池壳体的内部倾斜的锥形表面232c形成于锥形表面232a的背侧(即，盖部232的内侧)的部分上，且相平表面232d形成为比该锥形表面232c更靠径向内侧。

此外，锥形表面262a(在其中凸缘262的径向内侧朝向盖部232倾斜)形成于盲铆钉261的凸缘262的与贯通孔32b相对的表面上。在该示例性实施例中，如上所述，盖部232的锥形表面232a的形状和凸缘262的形状根据产品的形状而改变。因此，当设计产品的形状时自由度更大。

第四示例性实施例

下面，将参照图7B描述根据本发明的第四示例性实施例的密封型电池。在该示例性实施例的密封型电池中，如图7B所示，锥形部362a(在其中套筒64的侧面(即，凸缘362的径向内侧)沿与电池壳体相对的方向(即，沿与盖部32相对的方向)倾斜)形成于盲铆钉361的凸缘362的与贯通孔32b相对的表面上。

根据本示例性实施例，当由于电池10的内部压力升高使得盖部32的贯通孔32b周围的区域朝向电池10的外部的变形(参见图5)时，上述结构使来自锥形表面32a的由密封垫37所接受的力更大。也就是，来源于自密封垫37的变形的弹性力变成从锥形部362a所接受的反作用力，所以通过密封垫37施加给套筒64的径向向内的力更大。其结果是，密封垫37和套筒64之间的接触更大，因而通过盲铆钉61使得能够更加有效地抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

第五示例性实施例和第六示例性实施例

下面，将参照图8A和图8B描述根据本发明的第五示例性实施例和第六示例性实施例的密封型电池。在根据第五示例性实施例的密封型电池中，如图8A所示，环形突起部462b形成于作为凸缘462的与注入孔32b相对的表面的下表面462a上。另外，如图8B所示，在根据第六示例性实施例的密封型电池中，环形突起部532b形成于盖部532的锥形表面532a上。

在这些示例性实施例中的突起部462b(532b)还可以设置于作为凸缘462的与注入孔32b相对的表面的下表面462a上，以及盖部532的锥形表面532a上。另外，突起部462b(532b)不必是环形的，而是还可以为点状突起部或具有矩形柱状的突起部。

根据本示例性实施例，由于上述结构，当通过盲铆钉461(61)将盖部32(532)和密封垫37夹在凸缘462(62)和膨出头部63a之间时，通过突起部462b(532b)使密封垫37弹性变形，以致于可压缩性增大。因此，当由于电池10的内部压力升高(参见图5)使得盖部32(532)的注入孔32b周围的区域向电池10的外部变形时，促进了密封垫37的变形。也就是，通过密封垫37施加给套筒64的径向向内的力变得更大，所以密封垫37和套筒64之间的接触变得更强，则其结果是，能够通过盲铆钉461(61)更加有效地抑制密封部的密封强度和密封性能的下降。

Claims (7)

1.一种密封型电池包括：

电池壳体，其具有开口的贯通孔；

堵塞构件，其堵塞所述贯通孔；以及

密封构件，其为在所述贯通孔和所述堵塞构件之间密封的弹性体，

其中，所述堵塞构件为盲铆钉，该盲铆钉包括凸缘和套筒，所述凸缘形成为直径大于所述贯通孔的直径，所述套筒形成为直径小于所述贯通孔的直径；朝向所述电池壳体内部倾斜的锥形表面形成于所述电池壳体的外表面的所述贯通孔的周边部上；以及通过所述套筒的插入所述电池壳体内部的部分塑性变形以致膨出，使得所述密封构件夹在所述凸缘和所述锥形表面之间且所述贯通孔由所述凸缘密封。

2.根据权利要求1所述的密封型电池，其中，所述贯通孔是用来注入电解液的注入孔。

3.根据权利要求1或2所述的密封型电池，其中，在所述电池壳体的所述外表面上形成的所述贯通孔的所述周边部的所述锥形表面仅形成于所述电池壳体的所述外表面上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封型电池，其中，在所述凸缘的与所述贯通孔相对的表面上形成有锥形部，在该锥形部中所述凸缘的径向内侧朝向所述电池壳体倾斜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封型电池，其中，在所述凸缘的与所述贯通孔相对的表面上形成有锥形部，在该锥形部中所述凸缘的径向内侧在与所述电池壳体相对的方向上倾斜。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封型电池，其中，所述密封构件形成为形状匹配于当所述贯通孔由所述凸缘密封时所述锥形表面和所述凸缘的与所述贯通孔相对的表面之间的形状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封型电池，其中，在所述锥形表面和所述凸缘的与所述贯通孔相对的表面中的至少其中一个表面之上形成有突起部。