CN104781946A - 四方形二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种对振动、冲击提高了刚性的四方形二次电池。本发明的四方形二次电池(1)具有：扁平状的电极群(40)、与电极群(40)电连接的集电板(21)、收容集电板(21)以及电极群(40)的电池罐(4)、堵塞电池罐(4)的开口部(4a)的电池盖(3)、设置成贯通电池盖(3)并经由连接部件与集电板(21)连接的电极端子(61)、以及介于电极端子(61)与电池盖(3)之间来进行绝缘以及密封的垫圈(66)。并且，在集电板(21)与电池盖(3)之间设置有绝缘体(65)，电池盖(3)具有固定绝缘体(65)的电池盖侧固定部(3b)，绝缘体(65)具有固定集电板(21)的集电板侧固定部(65c)。

Description

四方形二次电池
技术领域
本发明涉及一种用于车载用途等的四方形二次电池。
背景技术
以往，在车辆、其它设备中搭载的密闭型的锂离子二次电池等中，有时由于过充电、过升温、外力导致的破损等在内部积存气体，由于该气体电池内部的压力上升。因此，在密闭型电池的电池壳体中形成对于安全有用的脆弱部位。
例如，提出了如下技术等：在电池壳体的部分部位使用通过电池的内压而变形的部件，由于该部件的变形脆弱部分断裂，通过该脆弱部分的断裂来切断电流路径；或连通密闭型电池的内外来排出气体。
例如，在专利文献1中设为如下结构：在切断与隔膜的通电的集电片分别固定在其它部件的绝缘体的状态下使绝缘体彼此之间嵌合，而且连接在集电片的脆弱部位的一部分连接到隔膜而被固定，当电池内压上升时隔膜发生变形，集电片的脆弱部位断裂，由此切断电流的路径。
专利文献1：日本特开2008-66254号公报
发明内容
然而，在专利文献1的技术中，作为集电板对电池壳体的固定，是基于与集电板一体化了的绝缘体和与盖通过铆接一体化了的绝缘体的嵌合的固定、以及基于脆弱部和隔膜的焊接的固定，因此担心施加到集电板的振动、冲击传递到脆弱部和隔膜的焊接部分而带来影响，存在有误动作的可能性这样的问题。
另外，如专利文献1所示，以往只是通过将外部连接端子的连接轴插通到盖的开口孔并进行铆接来将外部连接端子固定到盖。并且，用于绝缘以及密封的垫圈在被以规定的压缩力压缩的状态下介于盖与连接轴之间。因而，担心施加到集电板的振动、冲击传递到作为脆弱部位的垫圈而对密闭性带来影响。
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种具备高抗冲击性以及抗振动性的四方形二次电池。
解决上述课题的本发明的四方形二次电池，具备：扁平状的电极群；集电板，与该电极群电连接；电池罐，收容该集电板和所述电极群；电池盖，堵塞该电池罐的开口部；电极端子，设置在该电池盖，经由连接部件与该集电板连接；以及垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，该四方形二次电池的特征在于，在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部。
根据本发明，通过电池盖侧固定部将绝缘体卡合到电池盖，通过设置在绝缘体的集电板侧固定部来固定集电板，将集电板经由绝缘体固定在电池盖，因此在振动、冲击被施加到集电板的情况下，该振动、冲击经由绝缘体从集电板被传递到电池盖，能够防止向作为脆弱部位的垫圈施加振动、冲击，保持垫圈的密闭性。
根据本发明，能够提供一种具备高抗冲击性以及抗振动性的四方形二次电池。此外，上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明进一步明确。
附图说明
图1是第1实施方式的四方形二次电池的外观立体图。
图2是拆卸了四方形二次电池的电池罐后的分解立体图。
图3是卷绕电极群的分解立体图。
图4是说明正极端子结构部的结构的截面图。
图5是图4的部件分解立体图。
图6是说明电池盖侧固定部以及集电板侧固定部的结构的截面图。
图7是放大第2实施方式的四方形二次电池的主要部分并以截面表示的截面图。
图8是放大第3实施方式的四方形二次电池的主要部分并以截面表示的截面图。
附图标记说明
1：四方形二次电池；2：电池容器；3：电池盖；3b：电池盖侧固定部(卡合部)；4：电池罐；11：注液塞；13：安全阀；21：正极集电板；31：负极集电板；40：卷绕电极群；61：正极端子；63：正极端子螺栓；64：第1绝缘体；65：第2绝缘体；66：垫圈；67：正极连接电极；68：导电体。
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明的各实施方式。此外，在以下的说明中，作为四方形二次电池的例子，说明在电动汽车、混合动力汽车中搭载的四方形的锂离子二次电池的情况。
[第1实施方式]
图1是本实施方式的锂离子二次电池的外观立体图，图2是图1所示的锂离子二次电池的分解立体图。
如图1以及图2所示，锂离子二次电池1具有如下结构：在具有四方形的深冲压形状的电池罐4和将电池罐4的开口部4a进行封口的电池盖3的电池容器2内收容了发电要素。发电要素具有在使隔离物43、44介于正极电极41与负极电极42之间而叠合的状态下卷绕为扁平状的电极群40。电极群40与正极集电板21、负极集电板31一起在使其外侧被绝缘片(未图示)覆盖的状态下插入到电池罐4内。
电池罐4以及电池盖3都由铝合金制作，电池盖3通过激光焊接接合到电池罐4而对开口部4a进行封口。在电池盖3中设置了正极侧端子结构部60、以及负极侧端子结构部70，构成盖装配体10。
正极侧端子结构部60和负极侧端子结构部70具有在与电池盖3之间经由第1绝缘体64、74配设的正极端子61和负极端子71(一对电极端子)。在电池盖3中除了正极端子61以及负极端子71之外还配设有：气体排出阀13，当电池容器2内的压力上升超过规定值时开放而排出电池容器2内的气体；注液口12，用于向电池容器2内注入电解液；以及注液塞11，在注入电解液后对注液口12进行密封。注液塞11以堵塞了注液口12的状态通过激光焊接接合在电池盖3来对注液口12进行封口。
正极端子61以及负极端子71被配置在具有长方形形状的电池盖3的外侧且沿着长边的方向的一侧和另一侧的相互远离的位置。正极端子61以及负极端子71保持用于固定母线连接端子的端子螺栓63、73，配置到电池盖3的内侧，导通连接至负极集电板21、31。正极端子61由铝或者铝合金制作，负极端子71由铜合金制作。
在电池盖3的外侧有垫圈66(参照图4)以及第1绝缘体64，在电池盖3的内侧有第2绝缘体65，正极端子61与电池盖3电绝缘。正极端子61通过铆接轴部61e与正极集电板21一起被一体地固定在电池盖3。正极端子61经由电流切断单元与正极集电板21电连接。该电流切断单元还是将正极集电板21和正极端子61连接起来的连接部件。关于电流切断单元结构的细节将后述。
在电池盖3的外侧有垫圈(未图示)以及第1绝缘体74，在电池盖3的内侧有第2绝缘体(未图示)，负极端子71与电池盖3电绝缘。负极端子71(电极端子)具有配置在电池盖3的外侧的平板状的主体部(负极外部端子)71a、以及从主体部71a突出而贯通电池盖3的轴部(未图示)。负极端子71的轴部贯通电池盖3以及负极集电板31而突出，负极端子71通过铆接轴部的前端与负极集电板31电连接且与负极集电板31一起被一体地固定在电池盖3。
正极集电板21、负极集电板31具有朝向电池罐4的底部延伸而与卷绕电极群40导通连接的平坦状的一对接合片23、33。各接合片23、33通过焊接接合到设置于卷绕电极群40的卷绕轴方向两端部的正极以及负极。作为焊接方法，能够使用超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等。
卷绕电极群40配置在正极集电板21的接合片23与负极集电板31的接合片33之间且两端被支撑。通过盖装配体10以及卷绕电极群40构成了发电要素装配体50。
图3表示图2所示的卷绕电极群40的细节，是展开了缠绕末端侧的状态的外观立体图。
卷绕电极群40是通过在第1、第2隔离物43、44之间分别配置负极电极42、正极电极41来卷绕为扁平状而构成的。如图3所示，卷绕电极群40中最外周的电极是负极电极42，而且在其外侧卷绕了隔离物44。
隔离物43、44具有使正极电极41和负极电极42绝缘的作用。负极电极42的负极涂敷部42a与正极电极41的正极涂敷部41a相比在宽度方向上更宽，由此正极涂敷部41a构成为必然被负极涂敷部42a夹住。
正极未涂敷部41b、负极未涂敷部42b在平面部分被捆扎并通过焊接等与连接在正极端子61、负极端子71的各极的集电板21、31连接。此外，隔离物43、44在宽度方向上比负极涂敷部42a更宽，但是被卷绕在正极未涂敷部41b、负极未涂敷部42b中露出金属箔面的位置，因此不会成为捆扎焊接时的障碍。
正极电极41具有在作为正极集电体的正极电极箔的两面涂敷了正极活性物质混合物的正极涂敷部41a，在正极电极箔的宽度方向一侧的端部设置有不涂敷正极活性物质混合物的正极未涂敷部(箔露出部)41b。
负极电极42具有在作为负极集电体的负极电极箔的两面涂敷了负极活性物质混合物的负极涂敷部42a，在正极电极箔的宽度方向另一侧的端部设置了不涂敷负极活性物质混合物的负极未涂敷部(箔露出部)42b。正极未涂敷部41b和负极未涂敷部42b是电极箔的金属面露出的区域，如图3所示，配置在卷绕轴方向一侧和另一侧的位置。
在负极电极42中，作为负极活物质对非晶质碳粉末100重量份添加作为粘合剂的10重量份的聚偏氟乙烯(以下称为PVDF。)，在其中添加N-甲基吡咯烷酮(以下称为NMP。)作为分散溶剂，从而制作出混合的负极混合物。留下集电部(负极未涂敷部)而在厚度10μm的铜箔(负极电极箔)的两面涂敷该负极混合物。之后，进行干燥、冲压、裁断来获得不包含铜箔的负极活物质涂敷部厚度70μm的负极电极。
此外，在本实施方式中，例示出将非晶质碳用于负极活物质的情况，但是不限于此，也可以是可插入、脱离锂离子的天然石墨、人造的各种石墨材料、焦炭等碳质材料等，在其粒子形状方面，也可以是鳞片状、球状、纤维状、块状等，没有特别限制。
关于正极电极41，作为正极活物质对锰酸锂(化学式LiMn2O4)100重量份添加作为导电材料的10重量份的鳞片状石墨和作为粘合剂的10重量份的PVDF，在其中作为分散溶剂添加NMP，从而制作出混合的正极混合物。留下纯的集电部(正极未涂敷部)而在厚度20μm的铝箔(正极电极箔)的两面涂敷该正极混合物。之后，进行干燥、冲压、裁断来获得不包含铝箔的正极活物质涂敷部厚度90μm的正极电极。
另外，在本实施方式中，例示出将锰酸锂用于正极活物质的情况，但是也可以使用具有尖晶石结晶结构的其它锰酸锂、将一部分用金属元素置换或者掺杂后得到的锂锰复合氧化物、具有层状结晶结构的钴酸锂、钛酸锂、将它们的一部分用金属元素置换或者掺杂后得到的锂-金属复合氧化物。
另外，在本实施方式中，例示出作为正极电极、负极电极中的涂敷部的粘合材料使用PVDF的情况，但是能够使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种胶乳、丙烯腈、氟化乙烯、偏氟乙烯、氟化丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸系树脂等的聚合体以及它们的混合体等。
从设置在电池盖3的注液口12注入非水电解液。作为非水电解液，能够使用在将碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯以体积比1：2的比例进行混合后的混合溶液中以1摩尔/升的浓度溶解了六氟化磷酸锂(LiPF6)的液体。注液口12在电解液注入后嵌合注液塞11来堵塞，并通过激光焊接来密封。
图4是说明正极端子结构部的结构的截面图，图5是其部件分解立体图，图6是说明电池盖侧固定部以及集电板侧固定部的结构的截面图。
正极侧端子结构部60具有由于电池内压的上升而切断电流的电流切断单元。电流切断单元设置在从正极端子61至正极集电板21为止的电流路径。
如图4以及图5所示，正极侧端子结构部60由正极端子61、正极端子螺栓63、第1绝缘体64、垫圈66、第2绝缘体65、正极连接电极67、由于电池内压的上升而变形的导电板68、以及正极集电板21构成。
正极端子61、第1绝缘体64、垫圈66、第2绝缘体65、正极连接电极67通过铆接正极端子61的轴部61c的前端而一体地被铆接固定在电池盖3。并且，导电板68被焊接接合到正极连接电极67，正极集电板21被焊接接合到导电板68。
导电板68构成为：具有朝向电池内侧为凸的圆顶状，由于电池内压的上升向顶部的高度变低的方向变形，将正极集电板21的接合部24朝向作为与基部22正交的方向的电池外侧(图4中上方)加力，使脆弱部25断裂来将接合部24从基部22分离，切断与正极集电板21之间的电连接。
正极集电板21经由第2绝缘体65被固定在电池盖3。在电池盖3设置有用于将第2绝缘体65卡合在电池盖3的卡合部(电池盖侧固定部)。
电池盖3和第2绝缘体65通过凸部(电池盖侧固定部)3b被相互固定，第2绝缘体65和正极集电板21通过凸部(集电板侧固定部)65c被相互固定，电池盖3、第2绝缘体65以及正极集电板21被一体化。
接着，详细地说明本实施方式中的正极侧端子结构部60的结构。
正极端子61(电极端子)具有沿着作为电池盖3的外侧的上表面配置的平板部61a(外部端子)、在平板部61a开口而插通支撑正极端子螺栓63的螺栓插通孔61b、以及插通电池盖3的开口部3a而贯通电池盖3且前端向电池盖3的内侧突出的轴部(连接轴)61c，在轴部61c设置有在轴方向上贯通其中心的通孔61d。
正极端子螺栓63具有插通正极端子61的螺栓插通孔61b的轴部63a、以及介于平板部61a与第1绝缘体64之间进行支撑的头部(底平坦部)63b。
第1绝缘体64由介于正极端子61的平板部61a与电池盖3的上表面之间的绝缘性的板状部件构成，具有用于连通到电池盖3的开口部3a而插通正极端子61的轴部61c的开口部64a(参照图5)。
垫圈66具有外嵌在正极端子61的轴部61c的截面L字状的环形形状，构成插入在电池盖3的开口部3a来对正极端子61的轴部61c与电池盖3之间进行绝缘且密封的端子密封部。垫圈66通过铆接正极端子61的轴部61c，在以规定的压缩力被压缩的状态下介于正极端子61的平板部61a与电池盖3之间。
正极连接电极67由配置在电池盖3的内侧的导电性的圆形平板部件构成，在其中心位置设置了用于连通到电池盖3的开口部3a而插通正极端子61的轴部61c的开口部67a。正极连接电极67在与电池盖3之间有第2绝缘体65的状态下沿着电池盖3的下表面配置，在平面状的下表面67b开有开口部67a，将从该开口部67a突出的正极端子61的轴部61c的前端向径向外侧扩大来铆接，由此在电连接到正极端子61且与电池盖3绝缘的状态下被一体地固定在电池盖3。在正极连接电极67的下表面67b正极端子61的轴部61c的铆接部61e突出，与电池外侧连通的通孔61d朝向电池内侧开口。
第2绝缘体65通过沿着电池盖3的下表面配置的由合成树脂制材料构成的绝缘性的板状部件构成，介于电池盖3与正极连接电极67之间、以及电池盖3与正极集电板21之间而使它们之间绝缘。第2绝缘体65具有规定的板厚，设置有与电池盖3的开口部3a连通而插通正极端子61的轴部61c的通孔65a。第2绝缘体65的一部分介于正极连接电极67与电池盖3之间，通过铆接正极端子61的轴部61c的前端，与正极连接电极67一起被一体地铆接固定在电池盖3。
并且，在第2绝缘体65中设置有与通孔65a连通且收容正极连接电极67和导电板68的凹部65b。凹部65b凹设在第2绝缘体65的下表面，与电池内侧的其它的空间部分连通。
如图5所示，第2绝缘体65在其上表面设置了多个用于将第2绝缘体65固定在电池盖3的固定孔65d，在电池盖3的下表面且与固定孔65d相对置的位置处设置了插通固定孔65d的凸部3b。第2绝缘体65在将电池盖3的凸部3b插入到固定孔65d而使第2绝缘体65的上表面与电池盖3的下表面进行面相接的状态下，使从固定孔65d突出的凸部3b的前端加压变形而扩径，由此铆接到电池盖3而卡合(参照图6)(卡合部)。通过预先冲压加工使电池外侧成为凹，与其相应地通过在电池内侧设为凸状来形成电池盖3的凸部3b。
在第2绝缘体65的下表面凸设了多个用于固定正极集电板21的凸部65c(参照图4以及图5)。多个凸部65c分别被插入到设置于正极集电板21的基部22的多个支撑孔22b，通过使从各支撑孔22b突出的前端加热变形进行扩径来铆接，使正极集电板21卡合在第2绝缘体65。另外，在加热多个凸部65c时，集电板21也被一起加热而将基部22热焊接到第2绝缘体65。因而，正极集电板21一体地固定在第2绝缘体65。
导电板68具有随着在轴方向上移动而逐渐缩径的圆顶状的隔膜部68a、以及从隔膜部68a的外形周缘部朝向径向外侧扩大的环状的法兰部68b。并且，隔膜部68a与在正极连接电极67的下表面67b开口的通孔65a的开口端相对置而覆盖它，法兰部68b与正极连接电极67的下表面67b接合来进行密闭密封，划分通过通孔61d连通的电池外侧的空间与电池内侧的空间之间。
在隔膜部68a的外形周缘部设置有用于接合到正极连接电极67的下表面67b的法兰部68b。法兰部68b具有朝向径向外侧沿着一个平面上扩大、在全周以固定宽度连续、并与正极连接电极67的下表面面相接的环形形状，通过激光焊接在全周上连续地与正极连接电极67的下表面67b接合来进行密闭密封。
关于隔膜部68a，以使得在电池容器2的内压上升超过预先设定的上限值的情况下，由于与电池容器2的外部的压力差，向其高度变低的方向变形，使正极集电板21的脆弱部25断裂，在内压下降之后还通过塑性变形将接合部24保持在从正极集电板21分离的位置的方式，设置了材料、板厚、截面形状等。作为隔膜部68a的顶部的中央部68c通过激光焊接来与正极集电板21的接合部24接合。中央部68c的接合除了激光焊接之外还可以通过电阻焊接、超声波焊接来进行。
隔膜部68a具有如下立体形状：与法兰部68b连续地随着在沿着轴方向从正极连接电极67的下表面67b背离的方向上移动而逐渐缩径，且截面成为直线形状的第1倾斜面部、以及与第1倾斜面部连续地弯曲、以与第1倾斜面部不同的倾斜角度延伸、且截面成为直线形状的第2倾斜面部在轴方向上排列组合。隔膜部68a由于电池内压的上升以使第1倾斜面部在扩径的方向上移动、第2倾斜面部在使中央部68c的高度位置变低的方向上移动的方式发生变形。第1倾斜面部具有相对于隔膜部68a的轴方向小于45°的倾斜角度，第2倾斜面部具有相对于第1倾斜面部外角大于180°的倾斜角度。
如图5所示，正极集电板21具有与电池盖3的下表面相对置地平行延伸的平板状的基部(上表面平面部)22，多个支撑孔22b贯通地形成为在例如四角位置等相互隔着规定间隔而配置。
在这些多个支撑孔22b中分别插入凸设在第2绝缘体65的下表面的多个凸部65c来铆接，正极集电板21被一体地铆接固定在第2绝缘体65。
在基部22设置有沿着一对长边在从电池盖3背离的方向上弯曲而形成的一对边沿22a，实现了刚性的提高以保持平面形状。正极集电板21的一对接合片23设置成与各边沿22a连续地突出。
在正极集电板21设置有与导电板68的中央部68c接合的接合部24。接合部24由使基部22的一部分薄片化的薄片部构成。脆弱部25通过以包围接合部24的周围的方式在薄片部设置沟部来构成，当电池内压上升时通过在电池外方向上变形的导电板68在脆弱部25中断裂，能够从基部22分离接合部24。
脆弱部25的尺寸形状等被设定为伴随着电池容器2的内压上升引起的导电板68的变形而在向电池盖3侧牵拉的方向的力作用时断裂、另一方面在行驶中的振动等通常的使用环境下不断裂的强度。导电板68的中央部68c与正极集电板21的接合部24的接合是通过激光焊接来进行的，但是除此之外还可以是电阻焊接、超声波焊接等。
具有上述结构的电流切断单元在电池容器2的内压上升超过预先设定的上限值的情况下，由于与电池容器2的外部的压力差，导电板68在突出高度变低的方向上变形，将被正极集电板21的脆弱部25包围的接合部24向与基部22正交的方向牵拉，使正极集电板21的脆弱部25断裂，将接合部24从基部22分离，切断正极端子61与正极集电板21之间的电流路径。
接着，说明制作具有上述结构的正极侧端子结构部60的方法。
(1)正极端子61、第1绝缘体64、第2绝缘体65等与电池盖3的接合
首先，在电池盖3的电池外侧，将第1绝缘体64和垫圈66与电池盖3的开口部3a对位而进行配置。然后，将正极端子螺栓63的头部63b插入到设置于第1绝缘体64的凹部64b，在正极端子61的栓插通孔61b中插入正极端子螺栓63的轴部63a。
然后，对第2绝缘体65和正极连接电极67进行配置以使得在电池盖3的电池内侧，使第2绝缘体65介于电池盖3与正极连接电极67之间而重叠，第2绝缘体65的通孔65a和正极连接电极67的开口部67a配置在同心圆上。然后，将电池盖3的凸部3b插入到第2绝缘体65的固定孔65d，使凸部3b的前端成为从固定孔65d突出的状态。
然后，使正极端子61从电池盖3的电池外侧接近，在第1绝缘体64之上重叠正极端子61的平板部61a、且将正极端子61的轴部61c从电池盖3的外侧按顺序插通第1绝缘体64的开口部64a、垫圈66、电池盖3的开口部3a、第2绝缘体65的通孔65a、正极连接电极67的开口部67a，然后铆接轴部61c的前端。垫圈66介于轴部61c与电池盖3之间，对它们之间进行绝缘以及密封。
在轴部61c的铆接加工中，铆接冲孔器的外径比铆接外径大一圈。当正极连接电极67的下表面67b有肋、凸部等突起物时，由于干扰而无法进行铆接，因此需要使铆接冲孔器的外径相应地变小。当使铆接外径变小时，被铆接了的面积变少，铆接强度有可能变低。
本实施方式的锂离子二次电池1中的正极连接电极67由平板部件构成，其下表面67b平坦，没有肋、凸部等突起物。因而，也能够相应地确保比铆接外径更大，能够获得更高的铆接强度，是有利的。另外，在铆接正极端子61的轴部61c的前端而将正极连接电极67固定在电池盖3时，正极连接电极67是平板状，因此能够不受正极连接电极67的大小影响地设定铆接工具的直径。
与轴部61c的铆接加工一起进行铆接电池盖3的凸部3b的加工。关于凸部3b，从第2绝缘体65的固定孔65d突出的前端通过铆接而被扩径，将第2绝缘体65固定在电池盖3。第2绝缘体65通过轴部61c的铆接和凸部3b的铆接的两种铆接而被固定在电池盖3。
(2)正极连接电极67和导电板68的接合
使导电板68的法兰部68b与正极连接电极67的下表面67b面相接，通过激光焊接相互接合来进行密闭密封。导电板68形成圆顶形状以使得避开正极端子61的铆接部61e，能够在更少的空间内确保导电板68的表面积更大。因而，当电池容器2的内压上升时，导电板68变得容易变形，能够以更低压实现可靠的电流切断。
在本实施方式中，在正极连接电极67的接合导电板68的下表面67b的外周部设置了导电板68的法兰部68b嵌入而固定的圆周状的肋67c(参照图4)。肋67c在导电板68的法兰部68b的径向外侧位置在全周与法兰部68b的外端面相对置地设置。并且，具有与法兰部68b平齐的高度。并且，法兰部68b的外端面和与其相对置的肋67c的对置面的边界通过激光焊接来接合，对正极连接电极67和导电板68之间进行密闭密封。因而，在激光焊接时，导电板68通过肋67c而被嵌入固定，其定位变得容易，并且导电板68的法兰部68b与正极连接电极67的焊接部分的阶梯消失，由此还能够将焊接能量抑制得更低，每当激光焊接正极连接电极67和导电板68的边界时，焊接品质更稳定。
(3)正极集电板21与第2绝缘体65、导电板68的接合
正极集电板21在基部22设置了多个部位的支撑孔22b，在作为第2绝缘体65的下表面的电池内侧平面部且与支撑孔22b相对置的位置设置了插通支撑孔22b的凸部65c。正极集电板21在通过将凸部65c插入在支撑孔22b使凸部65c的前端加热变形而扩径的热焊接来卡合到第2绝缘体65、且基部22的上表面与第2绝缘体65的下表面面相接的状态下被铆接固定。
并且，将正极集电板21的接合部24接合到导电板68的中央部68c。正极集电板21的接合部24通过焊接接合到导电板68的中央部68c。该导电板68的中央部68c与正极集电板21的接合部24的接合除了激光焊接之外还能够使用电阻焊接、超声波焊接、摩擦搅拌接合等。正极侧端子结构部60是经由上述的(1)、(2)、(3)的工序来制作。
正极集电板21通过凸部65c被固定在第2绝缘体65，第2绝缘体65通过凸部3b卡合到电池盖3，因此能够将施加在正极集电板21的来自外部的振动、冲击从正极集电板21传递到第2绝缘体65、从第2绝缘体65传递到电池盖3而扩散到电池容器2整体，能够抑制向垫圈66、脆弱部25、接合部24等脆弱部位的坏影响。
此外，关于正极集电板21和第2绝缘体65的固定，由于加工工序容易，因此以使凸部65c加热变形来卡合并进行热焊接的情况为例进行了叙述，但是在需要更牢固的固定的情况下，也可以代替加热变形、或者与加热变形一并使用螺丝、铆钉、粘接剂中的至少一个来进行固定。同样地，关于电池盖3和第2绝缘体65的固定，以通过将设置在电池盖3的凸部3b插入到第2绝缘体65的固定孔65d而使凸部3b前端加压变形来卡合第2绝缘体65的情况为例进行了说明，但是也可以代替凸部3b前端的加压变形、或者与加压变形一并使用螺丝、铆钉、粘接剂中的至少一个来固定第2绝缘体65。
在本实施方式中，正极集电板21、导电板68、正极连接电极67由铝、或者铝合金形成。锂离子二次电池1的正极侧由铝合金构成、负极侧由铜合金构成的情况下，铝合金与铜合金相比容易变形，也容易断裂。因而，在本实施方式中，在正极侧设置了电流切断单元。
为了组装锂离子二次电池1，在组装了具有通过上述方法制作的正极侧端子结构部60的盖装配体后，将卷绕电极群40与正极集电板21、负极集电板31接合，组装发电要素装配体50。然后，将卷绕电极群40的周边连同正极集电板21、负极集电板31用绝缘片(未图示)覆盖而插入在电池罐4，将电池罐4的开口部4a用电池盖3进行堵塞，通过激光焊接将电池盖3接合到电池罐4来进行密封。然后，从注液口12向电池容器2内注入电解液，将注液口12用注液塞11堵塞并通过激光焊接接合到电池盖3来进行密封。通过上述的组装作业组装的锂离子二次电池1能够对通过正极端子61和正极端子螺栓63、以及负极端子71和负极端子螺栓73连接的外部电子设备进行充放电。
锂离子二次电池1能够起到如下的作用效果。
本实施方式的锂离子二次电池1具有如下结构：具有由平板部件构成的正极连接电极67、以及具有圆顶状的隔膜部68a的导电板68，在导电板68的法兰部68b与正极连接电极67的下表面67b面相接的状态下进行焊接，对正极连接电极67与导电板68之间进行密闭密封。
因而，与以往相比，能够简化作为密闭部件的正极连接电极67和导电板68的部件形状，能够利用正极连接电极67的下表面67b的平面性来使与导电板68之间的焊接性稳定。并且，导电板68的隔膜部68a具有圆顶形状，因此与平板状的情况相比，电池内压上升时能够以更宽的面积来承受压力，能够容易地获得在受限的空间中使导电板68变形来使脆弱部25断裂的应力。因而，即使是相同的断裂压力的设定也能够使脆弱部25的刚性较强，防止由于振动、冲击而脆弱部25断裂，并且在内压上升时能够可靠稳定地切断电流路径。
锂离子二次电池1具有如下结构：铆接贯通电池盖3的正极端子61的轴部61c，将电池盖3的外侧的正极端子61与电池盖3的内侧的正极集电板21之间进行电连接，并且将这些正极端子61和正极集电板21一体地固定在电池盖3。并且，还具有如下结构：除了基于轴部61c的铆接固定之外，还通过凸部3b将第2绝缘体65卡合到电池盖3，通过凸部65c将正极集电板21固定到第2绝缘体65。
因而，能够将施加到正极集电板21的来自外部的振动、冲击从正极集电板21传递到第2绝缘体65，从第2绝缘体65传递到电池盖3，与只基于正极端子61的轴部61c的铆接固定的情况相比，能够防止负荷被施加到垫圈66、铆接部61e等脆弱部位，能够维持密闭性。
第2绝缘体65的电池外部侧被固定在电池盖3，电池内部侧被固定在集电板21，这样的第2绝缘体65的电池内外两面中的固定在抑制施加到锂离子二次电池1的来自外压的振动、冲击通过集电板21向电流切断单元的脆弱部25、保持密闭性的垫圈66的压缩部带来坏影响时，具有大的效果。
电流切断单元介于卷绕电极群40与正极端子61之间的电流路径，例如在过充电等意外事态中，由于电流切断单元的脆弱部断裂，而能够大大地保证安全性，但是却损害了脆弱部、焊接接合的部分由于来自外部的振动、冲击而断裂等密闭性，还有可能引起误动作、品质劣化。
根据本实施方式，通过第2绝缘体65的电池内外两面中的固定，抑制向基部22的脆弱部25、接合部24被施加振动、冲击，能够防止意外状况下的接合部24的剥离、脆弱部25的断裂的产生。因而，能够获得具有对振动、冲击提高了刚性的电流切断单元的锂离子二次电池1。
在本实施方式中，叙述了在正极侧端子结构部60设置了电流切断单元的情况，但是同样地还能够在负极侧端子结构部70设置电流切断单元。
[第2实施方式]
接着，使用图7说明本发明的第2实施方式。
图7是放大第2实施方式的四方形二次电池的主要部分并以截面表示的截面图。此外，通过对与第1实施方式相同的结构要素附加相同标记来省略其详细的说明。
在本实施方式中，其特征在于设为如下规格：将第2绝缘体65向电池盖3的卡合单元只设为通过凸部3b向电池盖3的电池内侧的铆接来直接固定，而去掉了正极端子61的轴部61c的铆接固定。
在第1实施方式中，作为将第2绝缘体65固定在电池盖3的方法，通过正极端子61的轴部61c的铆接、和凸部3b向电池盖3的电池内侧的铆接进行直接固定的并用来实现牢固的固定，由此抑制了来自集电板21的振动、冲击等的传递。
在本实施方式中，第2绝缘体65具有如下结构：不是通过正极端子61的轴部61c来铆接固定，而是电池外侧通过电池盖3的凸部3b的铆接来固定，电池内侧通过凸部65c的铆接来固定正极端子61。第2绝缘体65并没有介于正极端子61的铆接部61e与电池盖3之间，只有正极连接电极67和垫圈66介于正极端子61的铆接部61e与电池盖3之间。
根据上述结构，正极集电板21的振动、冲击不会传递到正极端子61的铆接部61e，不产生基于垫圈66的对密闭的坏影响。因而，能够获得具有对振动、冲击提高了刚性的电流切断单元的锂离子二次电池1。
特别是，在垫圈66被铆接在电池盖3的电池内侧的情况下，作为垫圈66的树脂特性，PFA(四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物)等较柔软的树脂、在PPS(聚对苯硫醚)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等中含有弹性体等从而具有若干弹力的时候更保持密闭性，与此相对，作为固定集电板的第2绝缘体的树脂特性，认为刚性高的树脂适合，PPS、PBT等中也不含有弹性体、特别是在PP(聚丙烯)等中含有玻璃纤维等的时候更适合，在考虑部件特性的情况下，不认为将垫圈66和第2绝缘体65设为一体件来应用一定适合。
在这种情况下，将垫圈66与正极端子61的铆接部61e一体化而起到密闭和与电池盖3的绝缘的作用，通过去掉正极端子61的铆接，第2绝缘体65能够进行更适当的树脂选定。
[第3实施方式]
接着，使用图8说明本发明的第3实施方式。
图8是放大第3实施方式的四方形二次电池的主要部分并以截面表示的截面图。此外，通过对与上述的各实施方式相同的结构要素附加相同的标记来省略其详细的说明。
在本实施方式中，说明具有正极侧端子结构部60不具有电流切断单元的结构的情况。
正极端子61是平板部61a和轴部69(电极端子部)分体构成的。平板部(外部端子)61a在其上表面接上母线(未图示)，在端子螺栓63固定母线连接端子(未图示)。平板部61a形成了与电池盖3的开口部3a连通来插通轴部(连接轴)69的开口部61d。
轴部69例如由铝合金等与平板部61a相同的材料构成，插通电池盖3的开口部3a而贯通电池盖3，一端配置在电池盖3的外侧，另一端配置在电池盖3的内侧。
轴部69具有铆接了上端部的第1铆接部69a和与电池盖3的下表面相对置地铆接了轴方向中间部的第2铆接部69b，通过第1铆接部69a和第2铆接部69b将平板部61a、第1绝缘体64以及垫圈66一体地固定在电池盖3。垫圈66介于电池盖3与轴部69之间，对它们之间进行绝缘以及密封。轴部69的下端部插通正极集电板21的基部22中开口形成的开口部22c来铆接，通过第2铆接部69b和第3铆接部69c将正极集电板21电连接且一体地固定。
电池盖3在电池外侧通过第1绝缘体64与平板部61a绝缘,在电池内侧通过垫圈66和第2绝缘体65与轴部69以及正极集电板21电绝缘。
第2绝缘体65介于电池盖3的下表面与正极集电板21的基部22之间。在电池盖3的下表面预先形成了多个凸部3b，在第2绝缘体65，多个通孔(未图示)穿设在与电池盖3的各凸部3b相对应的位置。第2绝缘体65通过使从各通孔突出的凸部3b的前端分别加压变形而扩径从而铆接地卡合在电池盖3。
而且，在第2绝缘体65的下表面设置了多个凸部65c，在正极集电板21的基部22且与凸部65c相对置的位置处设置的多个支撑孔(未图示)插通各凸部65c，通过使各凸部65c的前端加热变形而扩径，从而铆接地使正极集电板21卡合到第2绝缘体65。另外，在使凸部65c的前端加热变形时，加热正极集电板21而使基部22热焊接到第2绝缘体65。
在只通过轴部69的铆接而固定正极集电板21的情况下，正极集电板21的振动、冲击将直接传递到轴部69，有可能对相邻的垫圈66也带来坏影响而损害密闭性，但是在本实施方式中，由于正极集电板21、第2绝缘体65以及电池盖3被牢固地固定，从外部施加到正极集电板21的振动、冲击被抑制，难以传递到轴部69，实现了耐振动、冲击性。
以上，作为第2绝缘体65向电池盖3的固定方法的例子，说明了将电池盖3的凸部3b通到第2绝缘体65的贯通孔后铆接凸部的前端的情况，但是还能够预先在电池盖3中嵌入成形第2绝缘体65。
以上，详述了本发明的实施方式，但是本发明不限于所述的实施方式，能够在不超出权利要求范围所述的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，所述的实施方式是为了容易理解本发明而详细说明的实施方式，不限于必需具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其它实施方式的结构，另外还能够在某个实施方式的结构中加入其它实施方式的结构。而且，能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，经由连接部件与该集电板连接；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部，
所述电池盖侧固定部将从所述电池盖向电池内侧突出的凸部插通固定孔而铆接，由此对所述绝缘体和所述电池盖之间进行固定，所述固定孔被穿设在所述绝缘体的与所述电池盖相对置的对置面。
2.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，经由连接部件与该集电板连接；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部，
所述集电板侧固定部将从所述绝缘体突出的凸部插通支撑孔而铆接，由此对所述绝缘体和所述集电板之间进行固定，所述支撑孔被穿设在所述集电板的与所述绝缘体相对置的对置面。
3.根据权利要求1或2所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述连接部件是由于电池内压的上升而切断所述电极端子与所述集电板之间的电连接的电流切断单元。
4.根据权利要求3所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电流切断单元具有与所述电极端子电连接的连接电极、以及与该连接电极接合并由于电池内压的上升而变形的导电板，
铆接所述电极端子而将所述连接电极固定在所述电池盖。
5.根据权利要求4所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电极端子使所述绝缘体介于所述连接电极与所述电池盖之间而将所述连接电极和所述绝缘体一体地固定在电池盖。
6.根据权利要求4所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电极端子使所述垫圈介于所述连接电极与所述电池盖之间而将所述连接电极和所述垫圈一体地固定在所述电池盖。
7.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，并固定该集电板；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部，
所述电池盖侧固定部将从所述电池盖向电池内侧突出的凸部插通固定孔而铆接，由此对所述绝缘体和所述电池盖之间进行固定，所述固定孔被穿设在所述绝缘体的与所述电池盖相对置的对置面。
8.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，并固定该集电板；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部，
所述集电板侧固定部将从所述绝缘体突出的凸部插通支撑孔而铆接，由此对所述绝缘体和所述集电板之间进行固定，所述支撑孔被穿设在所述集电板的与所述绝缘体相对置的对置面。
9.根据权利要求7或8所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述集电板被铆接固定在所述电极端子。
10.根据权利要求2或者8所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述集电板侧固定部使用热焊接、螺丝、铆钉、粘接剂中的至少一个来对所述绝缘体与所述集电板之间进行固定。

Claims (10)

1.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，经由连接部件与该集电板连接；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部。
2.根据权利要求1所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述连接部件是由于电池内压的上升而切断所述电极端子与所述集电板之间的电连接的电流切断单元。
3.根据权利要求2所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电流切断单元具有与所述电极端子电连接的连接电极、以及与该连接电极接合并由于电池内压的上升而变形的导电板，
铆接所述电极端子而将所述连接电极固定在所述电池盖。
4.根据权利要求3所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电极端子使所述绝缘体介于所述连接电极与所述电池盖之间而将所述连接电极和所述绝缘体一体地固定在电池盖。
5.根据权利要求3所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电极端子使所述垫圈介于所述连接电极与所述电池盖之间而将所述连接电极和所述垫圈一体地固定在所述电池盖。
6.一种四方形二次电池，具备：
扁平状的电极群；
集电板，与该电极群电连接；
电池罐，收容该集电板和所述电极群；
电池盖，堵塞该电池罐的开口部；
电极端子，设置在该电池盖，并固定该集电板；以及
垫圈，介于该电极端子与该电池盖之间来进行绝缘以及密封，
该四方形二次电池的特征在于，
在所述集电板与所述电池盖之间设置有绝缘体，
所述电池盖具有卡合所述绝缘体的电池盖侧固定部，
所述绝缘体具有固定所述集电板的集电板侧固定部。
7.根据权利要求1或者6所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述电池盖侧固定部是从所述电池盖向电池内侧突出的凸部，
在所述绝缘体的与所述电池盖相对置的对置面设置有穿设的固定孔，
将所述凸部插通所述固定孔来铆接，由此对所述绝缘体与所述电池盖之间进行固定。
8.根据权利要求1或者6所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述集电板侧固定部是从所述绝缘体突出的凸部，
在所述集电板的与所述绝缘体相对置的对置面设置有穿设的支撑孔，
将所述凸部插通所述支撑孔而进行铆接，由此对所述绝缘体与所述集电板之间进行固定。
9.根据权利要求1或者6所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述集电板侧固定部使用热焊接、螺丝、铆钉、粘接剂中的至少一个来对所述绝缘体与所述集电板之间进行固定。
10.根据权利要求6所述的四方形二次电池，其特征在于，
所述集电板被铆接固定在所述电极端子。
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