CN105932215B - 蓄电元件及端子的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓄电元件及端子的制造方法，可以简化外部端子的结构，简单且廉价地进行制作。该蓄电元件包括：具有从外装体(1，3)向外部露出的露出面的外部端子(14)；配置在外装体(1，3)的内部并与外部端子(14)连接的集电体(13)；以及配置在外装体(1，3)的内部并与集电体(13)连接的发电单元(2)。外部端子(14)的结构为：具有向外部露出的平面部以及从平面部向外装体的内部突出并与集电体(13)连接的轴部(31)。

Description

蓄电元件及端子的制造方法
本申请是申请日为2011年12月09日、申请号为201110409153.8、发明名称为“蓄电元件及端子的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及蓄电元件及端子的制造方法。
背景技术
目前，在作为蓄电元件一例的电池中，公开了一种外部端子的结构，即通过按压四个腕部使之扩张成为十字状，将未变形的正极贯通连接部铆接固定(カシメ固定)在正极固定部，作为正极重叠部(例如参照专利文献1)。
专利文献1：(日本)特开2010-33766号公报
然而，在所述结构中，只单纯将未变形的正极贯通连接部铆接固定在正极固定部上。然后，通过从正极固定部延伸的正极连结部进行外部端子与母线的连接。
发明内容
本发明的目的在于简化外部端子的结构、提供能够简单且廉价地制作的蓄电元件及端子的制造方法。
本发明提供一种蓄电元件，作为解决所述课题的方法，该蓄电元件包括：具有从外装体向外部露出的露出面的外部端子，配置在外装体的内部并与所述外部端子连接的集电体，以及配置在外装体的内部并与所述集电体连接的发电单元；所述外部端子具有：向外部露出的平面部以及从所述平面部向所述外装体的内部突出并与集电体连接的轴部。
通过该结构，能够在外装体的内部插入外部端子的轴部而使其与集电体电连接，并在向外部露出的外部端子的平面部上连接母线。
所述外部端子优选为在形成于具有露出面的板状体上的贯通孔中插入棒状连接部件，所述棒状连接部件的端面构成所述露出面的一部分。
通过该结构，只需在板状体上形成贯通孔，在该贯通孔中插入棒状连接部件，由棒状连接部件的端面构成露出面的一部分，就能够简单地形成外部端子。
所述棒状连接部件也可以是具有凸缘部以及从该凸缘部延伸的轴部的铆钉。通过将所述铆钉的凸缘部压入板状体的贯通孔中，使凸缘部构成所述露出面的一部分。
所述外部端子优选通过在与板状体的露出面相反一侧的内面上的凹部中配置棒状连接部件的一端部，使所述棒状连接部件的另一端部从板状体的内面突出。
通过该结构，只需在板状体上形成凹部，在该凹部中配置棒状连接部件的一端部，就能够简单地形成外部端子。而且，因为在板状体的表面上未形成与棒状连接部件的边界部分，所以即使从板状体的表面侧开始腐蚀，腐蚀也不会从边界部分向内部发展。
在该情况下，所述棒状连接部件可以由具有凸缘部以及从凸缘部延伸的轴部的铆钉构成。
而且，可以由不同材料构成所述板状体和所述棒状连接部件。
进而，所述不同材料可以分别为铜和铝。
这样，即使是铜、铝等难以焊接的材料，通过铆接而使之一体化，也能够方便加工，而且确实能够使一体化后的状态更为坚固。
所述棒状连接部件的与所述板状体连接的部分优选形成为凹凸状。
通过该结构，可以增加棒状连接部件与板状体的铆接面积，并且能够提高固定强度。进而还能够防止由于振动等导致板状体或铆钉旋转。
还有，优选在所述外装体的一部分形成向外侧鼓出的鼓出部，并且所述外部端子的平面部配置在所述鼓出部的外表面侧。
通过该结构，在所述外部端子的平面部焊接母线的情况下，因为能够在该焊接位置与蓄电元件的内部(发电单元等)之间确保规定的距离，所以焊接时所产生的热量难以传导至蓄电元件的内部，因而可以防止因热而产生的恶劣影响(变形等)。
所述外部端子优选为负极外部端子。
根据本发明，由平面部与轴部构成外部端子，因此能够简化结构，简单且廉价地制作外部端子。
附图说明
图1是本实施方式的电池的立体图；
图2是本实施方式的电池的正面剖面图；
图3是表示从上方侧观察图1的盖体状态的立体图；
图4是图3的分解立体图；
图5是表示从下方侧观察图1的盖体的状态的立体图及其局部剖面放大图；
图6是图5的分解立体图；
图7(a)(b)是表示图4的负极外部端子的制造工序的剖面图；
图8(a)(b)是表示图4的负极外部端子的其他制造工序的剖面图。
附图标记说明
1 电池容器(外装体)；2 发电单元；3 盖体(外装体)；4 负极；5 正极；6 分离膜；7夹具；8 开口部；9 安全阀；10 注液孔；11 栓体；12 被卡合部(鼓出部)；12a 卡合凹部；12b导向凹部；12c 贯通孔；13 集电体；14 外部端子；15 上密封垫；16 下密封垫；16a 贯通孔；16A 负极侧下密封垫；16B 正极侧下密封垫；17 卡止突部；18 负极集电体；19 负极集电体；20 被连接部；21 脚部；22 嵌合部；22a 贯通孔；23 基座部；24 导向缘部；25 连续部；28 负极外部端子；29 正极外部端子；30 平板部；31 轴部；32 板状体；32a 贯通孔；33 铆钉(棒状连接部件)；33a 轴部；33b 凸缘部；34 板状体；34a 凹部；35 铆钉(棒状连接部件)；35a 凸缘部；35b 轴部；36 隔板；36a 贯通孔；37 端子保持凹部；38 安装用凹部；39舌片；39a 卡止孔；40 鼓出部；41 平坦部。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，根据需要使用了表示特定方向或位置的用语(例如含有“上”、“下”、“侧”、“端”的用语)，这些用语只是为了方便参照附图理解发明而使用的，并不是基于这些词语的含义来限定本发明的技术范围。还有，以下说明只是在本质上进行了例示，没有限制本发明、其适用品或其用途的意图。
图1表示作为蓄电元件的一例的非水电解质二次电池。如图2所示，该非水电解质二次电池是在电池容器1内收纳发电单元2，通过盖体3进行封闭的结构。在此，由电池容器1和盖体3构成外装体。
电池容器1是上面开口的长方体形状，由铝或铝合金等构成。
发电单元2在此未进行详细的图示，但与现有产品相同，在由铜箔形成的负极4与由铝箔形成的正极5之间配置由多孔质树脂膜形成的分离膜6。这些部件均为带状，在分离膜6的宽度方向的相反两侧分别配置负极4和正极5，在负极4和正极5的位置错开的状态下，卷成扁平状，使之可以收纳在所述电池容器1中。如后述所示，利用夹具7，在负极4上连接负极集电体18，在正极5上连接正极集电体19。
如图3至图6所示，盖体3是俯视时为矩形的纵长金属制板状，在中央部形成有从上面侧形成为台阶状的、大致椭圆形状的开口部8，在该处安装有橡胶制安全阀9。在安全阀9上形成大致H字状的薄壁部，当内压异常升高时能够撕裂薄壁部进行减压。
在盖体3的一端侧形成小口径的注液孔10，注液后由栓体11将其封闭。
在盖体3的两端部的下表面，分别形成向上方鼓出的、俯视时大致为矩形的被卡合部12，在各被卡合部12中，在除了下面侧的卡合凹部12a的一边以外的其他边的周围分别形成浅的导向凹部12b。而且，在构成卡合凹部12a的顶面的中心部分分别形成贯通孔12c。在被卡合部12上通过上密封垫15安装外部端子14，在导向凹部12b上通过下密封垫16安装集电体13。
另外，在盖体3上，在各被卡合12的内侧附近分别形成从宽度方向的两个位置向上方突出的卡止突部17。各卡止突部17为有底筒状，在冲压加工盖体3时被同时形成。在各卡止突部17上卡止后述的上密封垫15，进行旋转方向的定位。
集电体13由铜制的负极集电体18和铝制的正极集电体19构成，这些集电体13都是通过对纵长的金属制板材进行冲压加工，而形成有被连接部20和分别从其两侧部延伸的脚部21。被连接部20由配置在所述盖体3的凹部内的嵌合部22和与该嵌合部22连续的基座部23构成。嵌合部22为平面状，在中央部分形成贯通孔22a，除了与基座部23连续的一边以外，其他边的周缘形成向正交方向延伸的导向缘部24，基座部23侧的一边形成比导向缘部24进一步延伸的连续部25，直至基座部23。通过这样的导向缘部24及连续部25，能够充分提高集电体13的被连接部20的刚性。
脚部21从基座部23的两侧缘部向与嵌合部22正交的方向延伸，沿发电单元2的两侧面配置。而且利用夹具7使脚部21与发电单元2的正极5或负极4连接，夹具7处于被夹持在电池容器1的相对的两内表面之间的状态，从而防止发生位置偏移。
外部端子14包括负极外部端子28和正极外部端子29，正极外部端子29由平板部30、以及从其下表面中央部向下方延伸的轴部31构成。在平板部30的表面(露出面)上通过焊接连接未图示的母线。
如图7所示，负极外部端子28由俯视时为矩形的铝制板状体32和铜制铆钉33形成，即在形成于板状体32的中央部分的贯通孔32a中插入铆钉33的轴部33a，通过冲压加工将凸缘部33b压入贯通孔32a。板状体32的贯通孔32a的内径尺寸只比铆钉33的轴部33a的外径尺寸稍大，比凸缘部33b的外径尺寸小很多。因此，通过压入，除了使凸缘部33b挤压并使贯通孔32a扩张而形成压接状态外，被扩张开的部分还与轴部33a压接，使两者成为一体。而且，在铆钉33的轴部33a的前端面中央部形成圆形的凹部33c。这样，按照后述说明，将轴部33a插入上密封垫15、盖体3的被卡合部12、下密封垫16以及负极集电体18的各贯通孔后，以将这些部件夹在当中的方式，使所述凹部33c扩张开，来进行铆接固定。
另一方面，正极外部端子29全部为铝制，一体地形成平板部30和轴部31。
上密封垫15是通过隔板36将俯视为矩形的框体划分为上方侧的端子保持凹部37和下方侧的安装用凹部38的合成树脂制部件，在构成其下方开口边缘部的一边进一步形成向侧向延伸的舌片39。在隔板36的中央部分形成从顶面向下方一侧延伸的筒状部36a。筒状部36a插入被卡合部12的贯通孔12c中，与下密封垫16的贯通孔40a嵌合。在舌片39的两个位置上形成卡止孔39a，插入盖体3的卡止突部17。上密封垫15只通过沿形成为俯视是矩形的盖体3的被卡合部12而放置于被卡合部12上，可以防止旋转方向的位置偏移。而且，通过在卡止孔39a中插入卡止突部17，能够可靠地防止旋转方向的位置偏移。
下密封垫16是俯视为矩形的板状，是在中央部分形成贯通孔16a的橡胶制部件，下密封垫16在负极侧和正极侧形状存在少许差异。
负极侧下密封垫16A由配置在形成于盖体3的被卡合部12的卡合凹部12a内的鼓出部40、以及与该凸出部40连续的平坦部41构成。鼓出部40的形状与被卡合部12的除卡合凹部12a的一边侧以外的部分的内表面相吻合，并且在中央部分形成贯通孔40a。平坦部41配置在被卡合部12的导向凹部12b上。负极侧下密封垫16A从构成盖体3的被卡合部12的卡合凹部12a的下方侧开始配置，夹在盖体3和负极集电体18之间。而且在该夹持状态下，实现负极集电体18与盖体3之间的绝缘，并且与所述上密封垫15一起，实现对形成于盖体3的被卡合部12的贯通孔12c的密封。
另一方面，正极侧下密封垫16B为平板状，在中央部分形成贯通孔16a，配置在构成被卡合部12的卡合凹部12a内。正极侧下密封垫16B与所述上密封垫15一起，对形成于盖体3的被卡合部12的贯通孔12c进行密封。
根据所述结构的电池，因为外部端子14的露出面由平坦面构成，所以能够方便地进行与未图示的母线的连接作业。对于外部端子14来说，只通过使轴部31贯穿上密封垫15、盖体3、下密封垫16以及集电体13，对前端进行铆接，就能够使这些部件形成为一体。而且，只通过向板状体32压入铆钉33，就能够简单地制作出外部端子14。这样，外部端子14的结构可以非常简化，并且制造也能够简单且廉价地进行。
另外，本发明不限于所述实施方式所述的结构，可以进行各种变更。
例如，如图8所示，所述负极外部端子28可以通过俯视为矩形的铝制的板状体34、以及在形成于其下表面中央部的、俯视为圆形的凹部34a压入铜制的铆钉35的凸缘部35a而形成。在该情况下，凹部34a的内径尺寸只比铆钉35的轴部35b的外径尺寸稍大，比凸缘部35a的外径尺寸小很多，因此，通过压入，凸缘部35a按压凹部34a并使其扩张，之后，抵达凹部34a的底面，由此使凹部34a的内周面从轴部35b的周围鼓出，构成铆接状态。由此，能够得到坚固的固定状态。而且，在铆钉35的轴部35b的前端面中央部形成圆形的凹部35c。然后按照后述说明，将轴部35b插入上密封垫15、盖体3的被卡合部12、下密封垫16以及正极集电体19的各贯通孔后，通过插入这些部件，按压所述凹部35c而使其扩张，来进行铆接固定。
这样形成的负极外部端子28(图8)与图7所示的结构相比，在平板部30的表面上不形成与铆钉35之间的边界部分。因此能够获得以下的效果：即使从平板部30的表面侧开始腐蚀，腐蚀也不会如图7所示的结构那样从边界部分向内部扩展。即使在内部产生腐蚀性气体，由于其腐蚀性气体不会浸出至平板部30，因此该平板部30不会被腐蚀。由于轴部35b不会暴露于外部空气中，所以其表面不会结露，因此不可能发生电解腐蚀。即使平板部30的表面出现擦痕，镀层剥落，也因为在该剥落部分铝制的板状体34与铜制的铆钉35不接触，所以不可能发生电解腐蚀以及腐蚀。虽然铝制的板状体34与铜制的铆钉35难以焊接，但采用通过所述的压入方式使之一体化的结构，能够方便加工，并且确实能够实现一体化后的坚固状态。
而且，在所述负极外部端子28中，对于向板状体32的贯通孔32a或者板状体34的凹部34a压入铆钉33，35的凸缘部33b，35a，虽然使用了普通的圆形状部件，但其外周面也可以为锯齿状、波纹状等凹凸形状。根据该结构，由于能够增加与作为压入对象的贯通孔32a或凹部34a的内周面之间的铆接面积，所以能够增加安装强度。
还有，由板状体34和铆钉35形成的外部端子14不仅形成负极外部端子28，也可以将两部件作成铝制部件，形成正极外部端子29(该情况下，即使是相同的铝材，只要使用刚性大于板状体34的铆钉35材料即可)。
另外，使用的部件不限于铆钉35，也可以是具有从一端侧向另一端侧外径尺寸逐渐增大的结构或者具有凸缘部33b、35a和轴部33a、35b的结构的部件。
工业实用性
本发明的电池的外部端子14的结构，除了适用于锂离子电池以外，也适用于铅蓄电池等各种电池。

Claims (14)

1.一种蓄电元件，包括：具有从外装体向外部露出的露出面的外部端子，配置在外装体的内部并与所述外部端子连接的集电体，以及配置在外装体的内部并与所述集电体连接的发电单元；
该蓄电元件的特征在于，所述外部端子具有：
具有向外部露出的露出面的板状体以及从所述板状体向所述外装体的内部突出并与集电体连接的轴部，所述露出面为平坦面；
所述外部端子形成为在形成于与板状体的露出面相反一侧的内面上的凹部中配置棒状连接部件的一端部，使所述棒状连接部件的另一端部从板状体的内面突出，
所述棒状连接部件是具有凸缘部以及从该凸缘部延伸的轴部的铆钉，所述板状体将所述凸缘部完全包围。
2.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，由不同材料构成所述板状体和所述棒状连接部件。
3.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述不同材料分别为铜和铝。
4.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，所述棒状连接部件的凸缘部的外周面形成为凹凸状。
5.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，
通过将所述铆钉的凸缘部压入所述板状体的凹部，使轴部从所述板状体的内面突出。
6.如权利要求1、4、5中的任一项所述的蓄电元件，其特征在于，在所述外装体的一部分形成向外侧鼓出的鼓出部，所述外部端子的平面部配置在所述鼓出部的外表面侧。
7.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，在所述外装体的一部分形成向外侧鼓出的鼓出部，所述外部端子的平面部配置在所述鼓出部的外表面侧。
8.如权利要求3所述的蓄电元件，其特征在于，在所述外装体的一部分形成向外侧鼓出的鼓出部，所述外部端子的平面部配置在所述鼓出部的外表面侧。
9.如权利要求1、4、5中的任一项所述的蓄电元件，其特征在于，所述外部端子是负极外部端子。
10.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述外部端子是负极外部端子。
11.如权利要求3所述的蓄电元件，其特征在于，所述外部端子是负极外部端子。
12.如权利要求6所述的蓄电元件，其特征在于，所述外部端子是负极外部端子。
13.一种蓄电元件，包括：具有从外装体向外部露出的露出面的外部端子，配置在外装体的内部并与所述外部端子连接的集电体，以及配置在外装体的内部并与所述集电体连接的发电单元；
该蓄电元件的特征在于，所述外部端子具有：
具有向外部露出的露出面的板状体以及从所述板状体向所述外装体的内部突出并与集电体连接的轴部，所述露出面为平坦面；
所述外部端子形成为在形成于与板状体的露出面相反一侧的内面上的凹部中配置棒状连接部件的一端部，使所述棒状连接部件的另一端部从板状体的内面突出，
所述棒状连接部件是具有凸缘部以及从该凸缘部延伸的轴部的铆钉，所述板状体将所述凸缘部完全包围，
通过压入，所述凸缘部按压所述凹部并使其扩张，而抵达所述凹部的底面，使所述凹部的内周面从所述轴部的周围鼓出，构成铆接状态。
14.一种蓄电元件的制造方法，用于制造权利要求1、5中的任一项所述的蓄电元件，其特征在于，该蓄电元件具备的外部端子是通过在形成于与具有平坦的露出面的板状体的露出面相反一侧的一面上的凹部中压入具有凸缘部和轴部的棒状连接部件的凸缘部，使所述轴部从所述板状体突出而形成。
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