CN104396051A - 二次电池集电端子和二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池的集电端子(8)包括基座部(81)、端子腿部(82)和与电流切断机构(7)连接的连接部(83)。所述基座部(81)是面对所述电流切断机构(7)并且包括切口部(84)和与所述电流切断机构连接的连接部的板部件。所述端子腿部从所述基座部突出，并且向所述基座部的与所述电流切断机构侧相反的一侧延伸。所述切口部设置在所述连接部件和所述端子腿部之间。

Description

二次电池集电端子和二次电池

技术领域

本发明涉及一种二次电池的集电端子和设置有该集电端子的二次电池。

背景技术

作为装设在使用电力作为驱动源的车辆中的电源或用于诸如个人计算机和移动终端等电气产品中的电源，二次电池变得越来越重要。特别地，重量轻并且能够获得高能量密度的锂离子二次电池作为装设在车辆中的高输出电源是优选的。

例如，锂离子电池包括电极体、收纳电极体的电池外壳、与电极体电连接的正极端子和负极端子、以及与电池外壳的开口部嵌合的密封体。电极体由经由板片状的分隔件层叠在一起的板片状的正极和板片状的负极形成。电极体被卷绕并收纳在电池外壳中。正极端子和负极端子安装在密封体上。通过使密封体与电池外壳的开口部嵌合来形成锂离子二次电池。

正极端子具有外部正极端子和内部正极端子。类似地，负极端子具有外部负极端子和内部负极端子。外部正极端子和外部负极端子两者均配置在密封体的外侧，并且内部正极端子和内部负极端子两者均配置在密封体的电池外壳侧。内部正极端子和内部负极端子用作从电极体集电的集电端子。这些集电端子经由绝缘部件保持在密封体上。绝缘部件防止电流不必要地从集电端子等漏出。绝缘部件由树脂材料制成。

在集电端子与外部正极端子和外部负极端子之间设置有电流切断机构。电流切断机构由金属箔制成。电流切断机构的边缘部与外部正极端子和外部负极端子电连接。电流切断机构在其中央部附近与集电端子电连接。如果由电池外壳和密封体形成的壳体内的压力由于二次电池的工作不良等而上升，则电流切断机构将被该压力上推(向密封体侧)，并且电流切断机构和集电端子之间的连接将断开。结果，集电端子将与外部正极端子和外部负极端子绝缘。换言之，电流切断机构是由金属箔制成的隔膜。

在一些情况下，外力施加于集电端子。更具体地，朝向电池外壳内部的拉伸载荷或来自振动的外力等可能施加至集电端子。集电端子经由绝缘部件保持在密封体上，且绝缘部件由树脂材料制成。因此，如果外力施加至集电端子，则应力可能传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。然后，传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部的应力可能导致负荷施加至电流切断机构、电阻的增大、蓄能功能的下降和二次电池的工作不良。

日本专利No.4911214记载了一种二次电池，其特征在于外部正极端子和外部负极端子的安装结构。更具体地，日本专利No.4911214中记载的外部正极端子和外部负极端子的安装结构包括铆接端子、将铆接端子与密封体连接的端子连接杆、将端子连接杆与密封体螺栓连接的螺栓以及设置在铆接端子和螺栓之间的端子保持板。铆接端子被压接在端子连接杆上。此外，端子保持板是经由端子连接杆与密封体连接的长形薄树脂板。此外，当端子连接杆通过螺栓与密封体螺栓连接时在端子连接杆上施加有力。结果，通过端子保持板抑制了将端子连接杆与铆接端子连接的连接部(即，压接部)变松动并与密封体分离。这样，对于日本专利No.4911214中记载的二次电池，在将外部正极端子和外部负极端子与密封体连接时，防止了向铆接端子施力，因此防止了铆接端子损坏。

然而，日本专利No.4911214未提及在二次电池中应力传递至与电流切断机构连接的连接部。因此，对于日本专利No.4911214中记载的外部正极端子和外部负极端子的安装结构，如果外力施加至集电端子，则可能难以防止应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种二次电池的集电端子。该集电端子包括：基座部，所述基座部是板部件，所述板部件面对电流切断机构并且包括切口部和与所述电流切断机构连接的连接部；和端子腿部，所述端子腿部从所述基座部突出并向所述基座部的与所述电流切断机构侧相反的一侧延伸。所述切口部设置在所述连接部件和所述端子腿部之间。

对于该结构，即使外力施加至端子腿部，也能通过切口部抑制应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。

在所述集电端子中，所述基座部包括多个所述切口部，多个所述端子腿部从所述基座部突出，并且所述切口部可在关于所述连接部的中心点对称的位置设置在所述端子腿部和所述连接部之间。

根据该结构，当拉伸载荷沿朝向电池外壳的内部侧(即，与电流切断机构侧相反的一侧)的方向施加至端子腿部时，能通过切口部更加可靠地抑制应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。

在上述集电端子中，每个所述切口部都可以是弧形的槽缝且部分地围绕所述连接部。

该结构使得能通过切口部更可靠地抑制应力传递至与电流切断机构连接的连接部。此外，能缩短集电端子的基座部中的导电路径，因此与切口部为直线形的槽缝时相比电阻更小。

上述集电端子还可包括突出部，所述突出部设置成与将所述连接部与所述端子腿部连接的直线大致平行，并且在位于所述连接部外侧的位置设置在所述基座部上。

根据该结构，通过突出部提高了基座部的强度，因此能抑制基座部在拉伸载荷施加至端子腿部时弯曲。因此，能抑制会传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部的应力的产生。

在上述集电端子中，所述基座部可以是呈N角形形状(其中N是3以上的整数)的板部件，并且在所述基座部的角部上可设置有保持所述集电端子的保持部。

根据该结构，施加至端子腿部的拉伸载荷能由保持部均匀地支承，因此能抑制基座部的变形。因而，能抑制会传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部的应力的产生。

在上述集电端子中，所述基座部可以是矩形的板部件。每个所述端子腿部都可以是从所述基座部的相对两个侧边上的一个端部伸出的板部件。每个所述切口部都可以是直线形的槽缝，设置成与未设置所述端子腿部的侧边平行，并且从位于所述基座部的设置有所述端子腿部的侧边上的、比所述端子腿部更靠近所述连接部的位置延伸。

根据该结构，即使沿端子腿部的短侧方向作用的外力施加至端子腿部，也能抑制应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。

上述集电端子还可包括设置成与设置有所述端子腿部的侧边大致平行的突出部，并且所述突出部在比所述连接部更靠近所述端子腿部的位置设置在所述基座部上。

根据该结构，通过突出部提高了基座部的强度，因此即使在施加沿端子腿部的短侧方向作用的外力(例如振动)时也能抑制基座部弯曲。因此，能抑制会传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部的应力的产生。

本发明的第二方面涉及一种设置有根据第一方面的集电端子的二次电池。

相应地，即使外力施加至集电端子的端子腿部，也能抑制应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。此外，还能抑制电阻的增大、蓄电功能的下降和二次电池的工作不良。

本发明因而使得能在外力施加至集电端子时抑制应力传递至将集电端子与电流切断机构连接的连接部。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1是根据本发明第一示例性实施例的二次电池的侧视图；

图2A和2B是示出根据本发明第一示例性实施例的集电端子的架构模式的透视图；

图3是根据本发明第一示例性实施例的集电端子的从电池外壳的内侧看去的平面图；

图4是根据本发明第一示例性实施例的集电端子和密封体之间的连接的透视图；

图5是根据本发明第一示例性实施例的将集电端子与密封体连接的连接部的剖视图；

图6是根据本发明的示例1的集电端子的从电池外壳的内侧看去的平面图；

图7是根据本发明的示例2的集电端子的从电池外壳的内侧看去的平面图；

图8A和8B是根据本发明的示例3的集电端子的从电池外壳的内侧看去的平面图；

图9是根据比较例1的集电端子的从电池外壳的内侧看去的平面图；以及

图10是根据本发明第二示例性实施例的集电端子和密封体之间的连接的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例是本发明应用于具有压力型电流切断机构的密闭型二次电池和集电端子的示例。

将参照图1至6说明第一示例性实施例。图1是根据本发明第一示例性实施例的二次电池100的侧视图。二次电池100是密闭型锂离子二次电池。如图1所示，二次电池100包括电极体1、电池外壳2、密封体3、正极端子4、负极端子5、绝缘部件6和电流切断机构7(参看图5)等。

电极体1由经由分隔件(未示出)层叠在一起的正极板片11和负极板片12形成。电极体1呈扁平形状卷绕并收纳在电池外壳2中。卷绕的电极体1在下文中将被称为卷绕体1。如图1所示，在卷绕体1中，正极板片11的端部和负极板片12的端部露出。然后，正极端子4与正极板片11的端部电连接。类似地，负极端子5与负极板片12的端部电连接。

电池外壳2是扁平盒状的部件。卷绕体1和非水电解液收纳于电池外壳2的内部。电池外壳2的上侧开口。密封体3与电池外壳2的开口部嵌合。亦即，电池外壳2和密封体3共同形成二次电池100的壳体。电池外壳2和密封体3由金属制成。

绝缘部件6设置在正极端子4和密封体3之间以及负极端子5和密封体3之间。绝缘部件6主要由树脂材料制成。绝缘部件6防止电流不必要地从正极端子4和负极端子5流出。

正极端子4包括外部正极端子41和内部正极端子42等。外部正极端子41包括螺栓411、连接部件412和压接部件413等。连接部件412包括供螺栓411旋入的螺孔部。螺栓411通过旋入螺孔部中来与连接部件412连接。连接部件412、密封体3和绝缘部件6各自具有压接孔部。绝缘部件6、密封体3和连接部件412通过压接部件413压接在各部件的压接孔部。结果，绝缘部件6、密封体3和连接部件412全部连接在一起。因而，外部正极端子41经由绝缘部件6与密封体3连接。内部正极端子42配置在密封体3的电池外壳2侧。内部正极端子42与卷绕体1的正极板片11的露出的端部电连接。内部正极端子42用作从电极体1(卷绕体1)集电的集电端子。

负极端子5包括外部负极端子51和内部负极端子52等。外部负极端子51包括螺栓511、连接部件512和压接部件513等。如图1所示，负极端子5的结构与正极端子4的结构左右对称，因此将省略其说明。内部负极端子52与卷绕体1的负极板片12的露出的端部电连接。内部负极端子52用作从电极体1(卷绕体1)集电的集电端子。

如图1所示，内部正极端子42和内部负极端子52具有左右对称的结构。因此，内部正极端子42和内部负极端子52在下文中将作为集电端子8被共同地详述。图2是示出根据本发明第一示例性实施例的集电端子8的架构模式的透视图。图2A是集电端子8的从电池外壳2的内侧看去的透视图。图2B是集电端子8的从密封体3侧看去的透视图。图3是集电端子8的从电池外壳2的内侧看去的平面图。图4是集电端子8和密封体3之间的连接的透视图。图5是集电端子8和密封体3的连接部的剖视图。

集电端子8包括基座部81、端子腿部82、将集电端子与电流切断机构连接的连接部83、切口部84、突出部85和保持部86等。基座部81是大致矩形的板，并且面对电流切断机构7。基座部81经由绝缘部件6固定在密封体3上。

将集电端子与电流切断机构连接的连接部83(该连接部能视为本发明的连接部；在下文中简称为“连接部83”)形成在基座部81的朝向电池外壳2的内部侧的表面的大致中央部中。更具体地，连接部83在平面图中是圆形的凹部。连接部83所设置的位置并不限于本示例性实施例中所述的位置。

此外，电流切断机构7设置在集电端子8与外部正极端子41和外部负极端子51之间。电流切断机构7由金属箔制成。电流切断机构7的边缘部与压接部件413和513电连接。电流切断机构7在其中央部附近与集电端子8的连接部83电连接。亦即，集电端子8经由电流切断机构7与外部正极端子41或外部负极端子51电连接。如果由电池外壳2和密封体3形成的壳体内的压力由于二次电池100的工作不良等而上升，则电流切断机构7将被该压力上推(向密封体3侧)，并且连接部83和电流切断机构7之间的连接将断开。结果，集电端子8将与外部正极端子41和外部负极端子51绝缘。换言之，电流切断机构7是由金属箔制成的隔膜。

端子腿部82以朝与基座部81的设置有绝缘部件6的一侧相反的一侧(即，朝电池外壳2的内部侧)突出的方式从基座部81伸出。更具体地，各端子腿部82是从基座部81的相对两个侧边的大致中央部伸出的板部件。换言之，各端子腿部82的根部位于基座部81的相对两个侧边上的大致中央部。端子腿部82形成为与基座部81连接的单个部件。更具体地，各端子腿部82的根部是从基座部81按曲线弯曲的部分。各端子腿部82从基座部81伸出的位置并不限于本示例性实施例中所述的位置。此外，端子腿部82与卷绕体1的正极板片11或负极板片12的露出的端部电连接。

切口部84在连接部83和端子腿部82之间设置在基座部81中。更具体地，两个切口部84在端子腿部82和连接部83之间形成在关于连接部83的中心点对称的位置。每个端子腿部82和连接部83设置在关于比另一个切口部84更靠近该端子腿部82的一个切口部84对称的位置。在本示例性实施例中，每个切口部84都是弧形的槽缝。切口部84以部分地围绕连接部83的圆弧形式形成在基座部81中。各切口部84的宽度(即，弧形的起点和终点之间的距离)大于各端子腿部82的宽度。

突出部85在比连接部83更朝向外侧(即，在基座部81上比连接部83更朝向边缘侧)的位置设置在基座部81上。在该示例性实施例中，两个突出部85以关于连接部83对称的方式设置在基座部81上。各突出部85设置成与将连接部83与端子腿部82连接的直线大致平行。亦即，各突出部85设置成与将连接部83的中心与在各端子腿部82的根部处各端子腿部82的在宽度方向上的大致中央部连接的直线大致平行。换言之，各突出部85设置成与未设置端子腿部82的相对两个侧边大致平行。各突出部85是基座部81上形成为朝电池外壳2的内部侧隆起(即，突出)的直线形的突出部。作为基座部81的绝缘部件6侧的表面侧上的与突出部85对应的部分是凹部。

保持部86是设置在基座部81的角部(其能视为本发明的角部)中的通孔部。基座部81的四角各设置有一个保持部86。通孔部的直径从基座部81的电池外壳2侧朝绝缘部件6侧变小。绝缘部件6的与保持部86对应的部分突出成能够嵌合在保持部86中。通过将绝缘部件6的该部分嵌合在保持部86中来将集电端子8安装到绝缘部件6上。在本示例性实施例中，各突出部85设置在配置于作为未设置端子腿部82的侧边的端部的角部处的两个保持部86之间。各突出部85可设置成与将连接部83与端子腿部82连接的直线大致平行，或设置在保持部86之间。

对于根据本发明的第一示例性实施例的集电端子8和二次电池100，即使拉伸载荷沿朝向电池外壳2的内部侧(即，与电流切断机构7侧相反的一侧)的方向施加至端子腿部82，也能通过切口部84抑制应力传递至连接部83。此外，能抑制电阻的增大、蓄电功能的下降和二次电池100的工作不良。

端子腿部82和连接部83设置在关于切口部84对称的位置。结果，当拉伸载荷沿朝向电池外壳2的内部侧的方向施加至端子腿部82时，能通过切口部84更可靠地抑制应力传递至连接部83。各切口部84的宽度(即，弧形的起点和终点之间的距离)大于各端子腿部82的宽度。因此，当拉伸载荷沿朝向电池外壳2的内部侧的方向施加至端子腿部82时，能通过切口部84更有效地抑制应力传递至连接部83。

切口部84是弧形的槽缝，并且以部分地围绕连接部83的圆弧形式形成在基座部81中。结果，能通过切口部84更可靠地抑制应力传递至连接部83。此外，能缩短集电端子8的基座部81中的导电路径，因此与切口部84为直线形的槽缝时相比电阻更小。

设置成与将连接部83与端子腿部82连接的直线大致平行的突出部85设置在基座部81的连接部83的外侧。这些突出部85使得能够提高基座部81的强度，并且因而能抑制基座部81在拉伸载荷施加至端子腿部82时弯曲。结果，能抑制会传递至连接部83的应力。

基座部81是呈大致矩形形成的板部件。用于保持集电端子8的保持部86设置在基座部81的角部。结果，施加至端子腿部82的拉伸载荷能由保持部86均匀地支承，因此能抑制基座部81的变形。因而，能抑制会传递至连接部83的应力的产生。突出部85设置在配置于作为未设置端子腿部82的侧边的端部的角部处的保持部86之间。结果，能抑制基座部81在任何外力施加至端子腿部82时的变形。

在下文中，将说明本发明的示例和比较例。图6是根据本发明的示例1的集电端子8a的从电池外壳2的内侧看去的平面图。如图6所示，示例1中的集电端子8a的形状与图2至5所示的集电端子8相同。因此，集电端子8a的各部分将用与对集电端子8使用的附图标记相同的附图标记表示，并且将省略对这些部分的说明。根据本发明的示例1的集电端子8a能够获得与根据本发明第一示例性实施例的集电端子8相同的效果。

图7是根据本发明的示例2的集电端子8b的从电池外壳2的内侧看去的平面图。如图7所示，对于示例2中的集电端子8b，仅切口部84b的形状与示例1中的集电端子8a的形状不同。因此，集电端子8b的与集电端子8a的结构相同的结构将用与对集电端子8a使用的相同的附图标记表示，因此将省略对该结构的说明。

切口部84b与集电端子8a的切口部84的不同之处在于切口部84b具有与设置有端子腿部82的相对两个侧边大致平行的直线形状。各切口部84b的宽度(即，各切口部84b的起点和终点之间的距离)大于各端子腿部82的宽度。

本发明的示例2中的集电端子8b能够获得与示例1中的集电端子8a大致相似的效果。然而，对于示例2中的集电端子8b，从端子腿部82的根部到连接部83的导电路径比对于示例1中的集电端子8a长且窄。因此，示例1的电阻低于示例2的电阻。

图8A和8B是本发明的示例3中的集电端子8c和集电端子8d的从电池外壳2的内侧看去的平面图。图8A是集电端子8c的视图，而图8B是集电端子8d的视图。如图8A和8B所示，示例3中的集电端子8c和集电端子8d与示例1中的集电端子8a和示例2中的集电端子8b的不同之处在于它们未设置突出部85。更具体地，图8A所示的示例3中的集电端子8c与示例2中的集电端子8b的不同之处仅在于它未设置突出部85。此外，图8B所示的示例3中的集电端子8d与示例1中的集电端子8a的不同之处仅在于它未设置突出部85。因此，同样的结构将用同样的附图标记表示并且将省略对该结构的说明。

对于本发明的示例3中的集电端子8c和集电端子8d，基座部81的刚性比对于示例1中的集电端子8a和示例2中的集电端子8b小与突出部85的缺失对应的量。基座部81的刚性由于在基座部81上设置切口部84和84b而下降。因此，通过设置突出部85提高了基座部81的刚性。

图9是比较例1中的集电端子8e的从电池外壳2的内侧看去的平面图。如图9所示，比较例1中的集电端子8e与示例1至3中的集电端子8a、8b、8c和8d的不同之处在于未设置切口部84并且突出部85e所设置的位置不同。因此，同样的结构将用同样的附图标记表示并且将省略对该结构的说明。

突出部85e设置在配置于作为未设置端子腿部82的侧边的端部的角部处的保持部86的连接部83侧。换言之，突出部85e未设置在配置于作为未设置端子腿部82的侧边的端部的角部处的保持部86之间。

比较例1中的集电端子8e具有突出部85e，因此基座部81的刚性提高，并且结果，基座部81不容易变形。然而，如果拉伸载荷施加至端子腿部82，则基座部81将以连接部83为支点弯曲。因此，如上述示例1至3中那样具有切口部84的集电端子8e能更好地减小施加至电流切断机构7的载荷。

图10是根据本发明第二示例性实施例的集电端子8f和密封体3之间的连接的透视图。如图10所示，根据第二示例性实施例的集电端子8f与根据第一示例性实施例的集电端子8的不同之处在于它未设置突出部85并且切口部84f和端子腿部82f的结构不同。因此，同样的结构将用同样的附图标记表示并且将省略对该结构的说明。

端子腿部82f以在基座部81的与绝缘部件6侧相反的一侧突出(即，朝电池外壳2的内部侧突出)的方式从基座部81伸出。更具体地，各端子腿部82f是从基座部81的相对两个侧边上的端部中的一端伸出的板部件。换言之，各端子腿部82的根部位于基座部81的相对两个侧边的一个端部上。此外，端子腿部82f形成为与基座部81连接的单个部件。更具体地，各端子腿部82f的根部是从基座部81按曲线弯曲的部分。此外，端子腿部82f与卷绕体1的正极板片11或负极板片12的露出的端部电连接。

切口部84f设置在连接部83和端子腿部82f之间。此外，在本示例性实施例中，每个切口部84f都是直线形的槽缝。更具体地，切口部84f通过基座部81被裁切而形成为与未设置端子腿部82f的侧边大致平行。切口部84f从位于基座部81的设置有端子腿部82的侧边上的、在端子腿部82f的连接部83侧的位置延伸。各切口部84f的宽度(即，各切口部84f的起点和终点之间的距离)大于各端子腿部82f的宽度。

根据本发明第二示例性实施例的集电端子8f能够获得与根据第一示例性实施例的集电端子8的效果大致相似的效果。特别地，即使沿端子腿部82f的短侧方向作用的外力(例如振动)施加至端子腿部82f，也能通过切口部84f抑制应力传递至连接部83。此外，能抑制电阻的增大、蓄电功能的下降和二次电池100的工作不良。

在基座部81的连接部83的端子腿部82f侧也可设置有设置成与设置有端子腿部82f的侧边大致平行的突出部。换言之，直线形的突出部也可与设置有端子腿部82f的侧边大致平行地设置在两个切口部84f之间。设置该突出部可提高基座部81的强度，从而使得能抑制基座部81在施加沿端子腿部82f的短侧方向作用的外力(例如振动)时弯曲。因此，能抑制会传递至连接部83的应力的产生。

本发明不限于上述示例性实施例。本发明也不限于示例性实施例中所述的锂离子二次电池。

Claims (8)

1.一种二次电池的集电端子，包括：

基座部，所述基座部是板部件，所述板部件面对电流切断机构并且包括切口部和与所述电流切断机构连接的连接部；和

端子腿部，所述端子腿部从所述基座部突出并向所述基座部的与所述电流切断机构侧相反的一侧延伸，

所述切口部设置在所述连接部件和所述端子腿部之间。

2.根据权利要求1所述的集电端子，其中

所述基座部包括多个所述切口部，

多个所述端子腿部从所述基座部突出，并且

所述切口部在关于所述连接部的中心点对称的位置设置在所述端子腿部和所述连接部之间。

3.根据权利要求1或2所述的集电端子，其中，每个所述切口部都是弧形的槽缝且部分地围绕所述连接部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的集电端子，还包括：

突出部，所述突出部设置成与将所述连接部与所述端子腿部连接的直线大致平行，并且在位于所述连接部外侧的位置设置在所述基座部上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集电端子，其中，所述基座部是呈N角形形状的板部件，并且在所述基座部的角部上设置有保持所述集电端子的保持部。

6.根据权利要求1所述的集电端子，其中

所述基座部是矩形的板部件；

每个所述端子腿部都是从所述基座部的相对两个侧边上的一个端部伸出的板部件；并且

每个所述切口部都是直线形的槽缝，设置成与未设置所述端子腿部的侧边平行，并且从位于所述基座部的设置有所述端子腿部的侧边上的、比所述端子腿部更靠近所述连接部的位置延伸。

7.根据权利要求6所述的集电端子，还包括：

设置成与设置有所述端子腿部的侧边大致平行的突出部，所述突出部在比所述腿部的所述连接部更靠近所述端子腿部的位置设置在所述基座部上。

8.一种二次电池，所述二次电池设置有根据权利要求1至7中任一项所述的集电端子。