CN106257711A - 二次电池以及使用该二次电池的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可靠性较高的二次电池以及使用该二次电池的电池组。负极端子(9)的插入部(9b)被插入到分别设置于外部侧绝缘部件(13)、封口板(3)、内部侧绝缘部件(12)以及负极集电体(8)的端子连接部(8a)的贯通孔，前端部被铆接。在端子连接部(8a)上贯通孔(8d)的周围设置锪孔(8e)。负极端子(9)的插入部(9b)的前端在锪孔(8e)内被扩径。通过高能量射线的照射将被设置在插入部(9b)上被铆接的部分的前端侧的薄壁部(9c)的前端与锪孔(8e)的边缘部焊接，在锪孔(8e)的外周侧设置槽部(8f)。

Description

二次电池以及使用该二次电池的电池组
技术领域
本发明涉及二次电池以及使用该二次电池的电池组。
背景技术
在电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV、PHEV)的驱动用电源中，碱性二次电池、非水电解质二次电池被使用。由于在将这些二次电池用作为EV或者HEV、PHEV等的车载用电池的情况下，要求高容量以及高输出特性，因此作为多数二次电池串联或者并联连接的电池组而被使用。
在这些二次电池中，由具有开口的金属制的外装体和将该开口密封的封口板来形成电池外壳。由正极板、负极板以及隔板构成的电极体与电解液一起被收纳在电池外壳内。正极端子以及负极端子被固定于封口板。正极端子经由正极集电体而与正极板电连接，负极端子经由负极集电体而与负极板电连接。
作为端子与集电体的连接方法，例如存在如下方法：在集电体设置贯通孔，将端子的一端侧插入该贯通孔，通过将端子的前端铆接来将端子与集电体连接。
例如，在专利文献1中，公开了在集电体的贯通孔的周围设置锪孔，将端子的前端部在锪孔内扩径，将端子中被扩径后的部分与锪孔的边缘部焊接连接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-76867号公报
作为端子与集电体的连接方法，考虑图8所示的构造。另外，在图8中，上方是电池内部一侧，下方是电池外部一侧。端子119具有：凸缘部119a、和形成于凸缘部119a的一面的插入部119b。端子119的插入部119b从电池外部一侧被插入到分别设置于外部侧绝缘部件113、封口板103、内部侧绝缘部件112、以及集电体108的贯通孔。而且，插入部119b的前端侧被铆接。在集电体108的贯通孔的周围形成了锪孔118c，插入部119b的前端侧在锪孔118c内被扩径。在插入部119b的前端侧进一步形成薄壁部119d。薄壁部119d的前端与锪孔118c的边缘部通过激光等高能量射线的照射而被焊接，形成焊接部122。
发明人在进行有关端子与集电体的连接部的开发中，发现上述的构成中存在以下问题。
集电体108的锪孔118c是通过通常冲压加工来形成的。因此，如图9所示，存在形成于集电体108的锪孔118c的边缘部的角部成为R形状，该R变大的情况。并且，在角部的R变大的情况下，可能会在端子119的插入部119b中被铆接的部分的前端与集电体108之间产生较大的缝隙200。并且，若存在这种较大的缝隙200，则存在不能通过高能量射线的照射来将端子119与集电体108很好地焊接的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种端子与集电体的连接部的可靠性更加提高了的二次电池以及使用该二次电池的电池组。
本发明的一种方式的二次电池具备：
电极体，其具有正极板以及负极板；
外装体，其具有开口并收纳所述电极体；
封口板，其具有端子安装孔并将所述开口封口；
集电体，其与所述正极板或者所述负极板电连接；和
端子，其与所述集电体连接，并被插入到所述端子安装孔，
所述集电体具有贯通孔，在所述贯通孔的周围形成锪孔，
所述端子被插入到所述贯通孔，所述端子的前端侧在所述锪孔内被铆接，
所述端子中被铆接的部分的前端与所述集电体焊接，
在所述集电体上所述锪孔的外周侧设置有槽部。
根据这种构成，端子与集电体通过铆接以及焊接而被稳固地固定，因此成为内部电阻较低并且耐振动性优良的二次电池。进一步地，在上述构成中，由于在锪孔的外周侧形成槽部，因此能够可靠地防止形成于锪孔的边缘部的角部的R变大。因此，能够防止在端子上被铆接的部分的前端与集电体之间产生较大的缝隙。因此，在端子上被铆接的部分的前端与集电体的焊接部的质量更加提高，成为可靠性更高的二次电池。
优选所述槽部的深度比所述锪孔的深度小。
优选所述锪孔与所述槽部的距离比所述锪孔的深度大。
优选所述锪孔的深度为0.2～1.0mm，更优选为0.2～0.5mm，进一步优选为0.2～0.4mm。
优选所述槽部的深度为0.1～0.5mm，更优选为0.1～0.3mm，进一步优选为0.15～0.25mm。
优选所述锪孔与所述槽部的距离为0.3～2.0mm，更优选为0.55～1.0mm，进一步优选为0.5～0.8mm。
优选所述锪孔的俯视的形状是椭圆形状或者轨道形状。
优选所述槽部在上述锪孔的两侧被分割设置为多个。
优选串联或者并联连接多个所述的任意一种二次电池并用作为电池组。
附图说明
图1A是实施方式所涉及的二次电池的剖视图，图1B是沿着图1A的IB-IB线的剖视图。
图2是实施方式所涉及的二次电池的负极端子周边的组装前的立体图。
图3是负极集电体的端子连接部的电极体一侧的面的俯视图。
图4是沿着图3的IV-IV线的剖视图。
图5是实施方式所涉及的二次电池的负极端子周边的剖视图。
图6是表示实施方式所涉及的二次电池的负极端子与负极集电体的连接部的图。
图7是图5的VII部的放大图。
图8是现有技术所涉及的二次电池的负极端子周边的剖视图。
图9是图8的IX部的放大图。
-符号说明-
1…卷绕电极体
2…角形外装体
3…封口板
3a…端子安装孔
4…正极芯体露出部
5…负极芯体露出部
6…正极集电体
6b…引线部 6c…连接部
7…正极端子 7a…凸缘部
8…负极集电体
8a…端子连接部 8b…引线部 8c…连接部
8d…贯通孔 8e…锪孔 8f…槽部
9…负极端子
9a…凸缘部 9b…插入部 9c…薄壁部
10、12…内部侧绝缘部件
11、13…外部侧绝缘部件
13a…筒状部
14…绝缘片
15…电解液注液孔
16…密封栓
17…气体排出阀
20…角形二次电池
30…负极集电体接受部件
50…焊接部
具体实施方式
以下，使用附图来对本发明的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于以下的方式。首先，使用图1来对实施方式所涉及的角形二次电池20的构成进行说明。
如图1所示，角形二次电池20具备：在上方具有开口部的金属制的角形外装体2、和将该开口部封口的金属制的封口板3。由角形外装体2以及封口板3来构成电池外壳。角形外装体2以及封口板3分别是金属制，优选是铝或者铝合金制。正极板与负极板隔着隔板(均省略图示)卷绕而成的扁平状的卷绕电极体1与电解液一起被收纳在所述角形外装体2内。正极板是在金属制的正极芯体上形成包含正极活性物质的正极活性物质合剂层，并沿着长边方向形成正极芯体露出的部分的部件。此外，负极板是在金属制的负极芯体上形成包含负极活性物质的负极活性物质合剂层，并沿着长边方向形成负极芯体露出的部分的部件。另外，优选正极芯体是铝或者铝合金制，负极芯体是铜或者铜合金制。
卷绕电极体1在卷绕轴向的一侧具有未形成正极活性物质合剂层的正极芯体露出部4，在卷绕轴向的另一侧具有未形成负极活性物质合剂层的负极芯体露出部5。正极芯体露出部4与正极集电体6焊接连接。正极集电体6与正极端子7连接。负极芯体露出部5与负极集电体8焊接连接。负极集电体8与负极端子9连接。另外，在正极芯体露出部4中在与配置正极集电体6的一侧相反的一侧的面配置正极集电体接受部件。此外，在负极芯体露出部5中在与配置负极集电体8的一侧相反的一侧的面配置负极集电体接受部件30。
正极集电体6具有：与正极端子7连接的端子连接部、从端子连接部向卷绕电极体1一侧延伸的引线部6b、和被设置在引线部6b的前端侧并与正极芯体露出部4连接的连接部6c。优选正极集电体6是铝或者铝合金制。此外，优选正极集电体6的厚度为0.5～2mm左右。
负极集电体8具有：与负极端子9连接的端子连接部8a、从端子连接部8a向卷绕电极体1一侧延伸的引线部8b、和被设置在引线部8b的前端侧并与负极芯体露出部5连接的连接部8c。优选负极集电体8是铜或者铜合金制。此外，优选负极集电体8的厚度为0.5～2mm左右。
正极端子7以及正极集电体6分别经由外部侧绝缘部件11、内部侧绝缘部件10而被固定于封口板3。负极端子9以及负极集电体8分别经由外部侧绝缘部件13、内部侧绝缘部件12而被固定于封口板3。内部侧绝缘部件10、12分别被配置于封口板3与各集电体之间，外部侧绝缘部件11、13分别被配置于封口板3与各端子之间。正极端子7具有：凸缘部7a、和被设置在凸缘部7a的一面侧的插入部。此外，负极端子9具有：凸缘部9a、和被设置在凸缘部9a的一面侧的插入部9b。卷绕电极体1在被绝缘片14覆盖的状态下收纳于角形外装体2内。绝缘片14覆盖卷绕电极体1并被配置于卷绕电极体1与角形外装体2之间。封口板3通过激光焊接等与角形外装体2的开口边缘部焊接连接。封口板3具有电解液注液孔15，该电解液注液孔15在将电解液注液后，被密封栓16密封。在封口板3形成有在电池内部的压力变高的情况下用于排出气体的气体排出阀17。正极端子7优选是金属制，更优选由铝或者铝合金构成。负极端子9优选是金属制，更优选由铜或者铜合金构成。此外，也能够将铝或者铝合金与铜或者铜合金组合来设为端子。优选内部侧绝缘部件10、外部侧绝缘部件11、内部侧绝缘部件12以及外部侧绝缘部件13是树脂制。
接下来，对卷绕电极体1的制造方法进行说明。
将包含例如钴酸锂(LiCoO2)来作为正极活性物质的正极合剂涂敷于作为正极芯体的厚度15μm的矩形的铝箔的两面，来形成正极活性物质合剂层，在短边方向的一侧的端部形成未涂敷正极活性物质合剂的规定宽度的正极芯体露出部，从而制作正极板。此外。将包含例如天然石墨粉末来作为负极活性物质的负极合剂涂敷于作为负极芯体的厚度8μm的矩形的铜箔的两面，来形成负极活性物质合剂层，在短边方向的一侧的端部形成未涂敷负极活性物质合剂的规定宽度的负极芯体露出部，从而制作负极板。
将通过上述方法得到的正极板的正极芯体露出部与负极板的负极芯体露出部偏移，使得分别对置的电极的活性物质合剂层不重合，并将聚乙烯制的多孔质隔板夹在中间来进行卷绕。由此，制作出在一端部形成多个铝箔层叠的正极芯体露出部4、在另一端部具备多个铜箔层叠的负极芯体露出部5的扁平状的卷绕电极体1。
接下来，以负极侧为例来对正极集电体6以及负极集电体8向封口板3的安装状态进行说明。另外，关于正极侧，也能够设为与负极侧同样的构成。
图2是负极端子9一侧的组装前的立体图。在封口板3的电池外部一侧配置外部侧绝缘部件13，在封口板3的电池内部一侧配置内部侧绝缘部件12以及负极集电体8的端子连接部8a。并且，从电池外部一侧将负极端子9的插入部9b插入到分别设置于外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及端子连接部8a的贯通孔，插入部9b的前端侧被铆接。由此，负极端子9、外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及端子连接部8a被一体地固定。另外，设置于封口板3的贯通孔为端子安装孔3a。此外，外部侧绝缘部件13具有筒状部13a，该筒状部13a被配置在封口板3与插入部9b之间。
图3是负极集电体8的端子连接部8a的俯视图，是表示卷绕电极体1一侧的面的图。图4是沿着图3的IV-IV线的剖视图。在端子连接部8a形成贯通孔8d，在贯通孔8d的周围形成锪孔8e。并且，在锪孔8e的外周侧形成槽部8f。另外，锪孔8e和槽部8f是使用具有与各自的形状对应的凹凸的金属模具，通过冲压加工而同时形成的。由此，能够抑制锪孔8e的边缘部附近的金属流到外周侧，因此能够可靠地防止在锪孔8e的边缘部形成的角部的R变大。
贯通孔8d的俯视的形状优选是椭圆形或者轨道形状。并且，优选将负极端子9的插入部9b的相对于封口板3平行的方向的剖面形状设为与贯通孔8d的俯视的形状相同的形状。由此，能够防止负极端子9相对于封口板3旋转。
优选锪孔8e的俯视的形状是椭圆形或者轨道形状。若是这种构成，则通过负极端子9的插入部9b在锪孔8e内被铆接，能够更加可靠地防止负极端子9相对于封口板3旋转。在通过贯通孔8d的中心并在封口板3的长边方向延伸的直线上，将封口板3的长边方向上的锪孔8e的长度设为L1。此外，在通过贯通孔8d的中心并在封口板3的短边方向延伸的直线上，将封口板3的短边方向上的锪孔8e的长度设为L2。此时，优选使长度L2比长度L1大。由此，在通过贯通孔8d的中心并在封口板3的短边方向延伸的直线上，负极端子9通过端子连接部8a而被稳固地铆接固定。
在负极集电体8，槽部8f沿着锪孔8e的边缘部而形成为弧状。此外，不是环状，而是分割形成在锪孔8e的两侧。另外，也能够将槽部8f进一步分割设计为多个。也可以将槽部8f设为环状。
使用这种负极集电体8，通过上述的方法来将负极端子9、外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及负极集电体8一体地固定。
图5是角形二次电池20的负极端子9的周边的剖视图，是沿着封口板3的长边方向的剖视图。另外，在图5中，上方是电池内部一侧，下方是电池外部一侧。此外，针对位于图中右侧的插入部9b的前端与端子连接部8a的锪孔8e的边缘部的连接部，表示焊接连接之前的状态。如图5所示，负极端子9的插入部9b从电池外部一侧，被插入到分别设置于外部侧绝缘部件13、封口板3、内部侧绝缘部件12以及负极集电体8的端子连接部8a的贯通孔，前端侧在锪孔8e内被铆接。并且，在插入部9b被铆接的部分的前端侧进一步被冲压加工并形成薄壁部9c。然后，通过向薄壁部9c的前端与端子连接部8a的锪孔8e的边缘部照射激光等高能量射线，来形成焊接部50。
在角形二次电池20中，在锪孔8e的外周侧、即插入部9b的扩径方向上的外侧形成槽部8f，因此在薄壁部9c的前端与锪孔8e的边缘部之间不产生较大缝隙。因此，能够更可靠地防止产生薄壁部9c的前端与端子连接部体8a的锪孔8e的边缘部之间的焊接部处的不良。
图6是从卷绕电极体1一侧来观察负极端子9与负极集电体8的连接部的图。焊接部50沿着锪孔8e的边缘部，形成为弧状。此外，槽部8f形成在焊接部50的外周侧。槽部8f沿着锪孔8e的边缘部，形成为弧状。另外，槽部8f形成在焊接部50的外周侧即可。如图6所示，优选槽部8f不是环状，而是被分别分割设置。若是这种形状，则能够防止负极集电体8的端子连接部8a的导电路径的截面积减小到必要以上。
图7是图5的VII部的放大图。另外，图7表示形成焊接部50之前的状态。
如上所述，在负极集电体8的端子连接部8a，在锪孔8e的外周侧形成槽部8f，因此能够防止在锪孔8e的边缘部形成的角部的R变大。
如图7所示，优选使槽部8f的深度D2与锪孔8e的深度D1相同，或者比锪孔8e的深度D1小。此外，优选使槽部8f的深度D2比锪孔8e的深度D1小。在将负极端子9的插入部9b的前端铆接时，或者在形成薄壁部9c时，插入部9b的前端可能会将锪孔8e的内侧壁部向外周侧强力挤压，位于锪孔8e与槽部8f之间的部分变形使得向外周侧倾斜。另外，这种问题在形成薄壁部9c的情况下特别容易产生。通过使槽部8f的深度D2与锪孔8e的深度D1相同，或者比锪孔8e的深度D1小，能够防止产生这种问题。
另外，优选使锪孔8e与槽部8f的距离W1比锪孔8e的深度D1大。由此，能够防止在将负极端子9的插入部9b的前端铆接时、或者形成薄壁部9c时，位于锪孔8e与槽部8f之间的部分向外周侧倾斜地变形。另外，优选锪孔8e的深度D1为0.2～1.0mm，更优选为0.2～0.5mm，进一步优选为0.2～0.4mm。优选槽部8f的深度D2为0.1～0.5mm，更优选为0.1～0.3mm，进一步优选为0.15～0.25mm。优选锪孔8e的边缘部与槽部8f的距离W1为0.3～2.0mm，更优选为0.5～1.0mm，进一步优选为0.5～0.8mm。优选槽部8f的宽度W2为0.1～1.0mm，更优选为0.1～0.5mm。
在通过贯通孔8d的中心并在封口板3的长边方向延伸的直线上，将封口板3的长边方向上的锪孔8e的长度设为L1。此外，在通过贯通孔8d的中心并在封口板3的长边方向延伸的直线上，将封口板3的长边方向上的薄壁部9c的长度设为W3。此时，如图7所示，优选长度L1与长度W3的关系为W3≤0.5L1，更优选为W3≤0.6×L1。由此，负极端子9通过端子连接部8a而被稳固地铆接固定。
此外，优选负极集电体8的端子连接部8a的厚度(未形成锪孔8e或槽部8f的部分的厚度)为0.5～2mm。
接下来，对正极集电体6以及负极集电体8向卷绕电极体1的安装方法进行说明。另外，由于正极集电体6向卷绕电极体1的安装与负极集电体8向卷绕电极体1的安装能够通过实质上相同的方法来进行，因此以下以负极侧为例来说明安装方法。
将负极集电体8配置在卷绕的负极芯体露出部5的最外面上。并且，在与卷绕的负极芯体露出部5上配置有负极集电体8的一侧相反的一侧的面配置负极集电体接受部件30。并且，将一个电阻焊接用电极与负极集电体8的外面抵接，将另一个电阻焊接用电极与负极集电体接受部件30的外面抵接。并且，在通过一对电阻焊接用电极夹着负极集电体8、负极芯体露出部5以及负极集电体接受部件30的状态下流过电阻焊接电流，将负极集电体8、负极芯体露出部5以及负极集电体接受部件30电阻焊接。另外，负极集电体接受部件30不是必须的构成，也能够省略负极集电体接受部件30。
另外，优选在负极集电体8与负极芯体露出部5的焊接连接部的周围的负极集电体8与负极芯体露出部5之间配置绝缘性薄膜。此外，优选在负极集电体接受部件30与负极芯体露出部5的焊接连接部的周围的负极集电体接受部件30与负极芯体露出部5之间配置绝缘性薄膜。
<二次电池的组装>
将与正极集电体6以及负极集电体8连接的卷绕电极体1在配置于弯折成箱状的绝缘片14内的状态下，插入到角形外装体2。然后，通过激光焊接来将封口板3与角形外装体2的接合部焊接，将角形外装体2的开口部封口。然后，从设置于封口板3的电解液注液孔15注入非水电解液，通过密封栓16来将电解液注液孔15密封，制作角形二次电池20。
本申请发明被应用于正极侧以及负极侧的至少一方即可。
<其他>
在上述实施方式中，表示了使用卷绕电极体的例子，但也能够使用多个正极板和多个负极板隔着隔板而层叠的层叠型电极体。此外，集电体与芯体露出部的连接方法并不被特别限定，能够使用基于电阻焊接、超声波焊接、激光等高能量线射的照射的焊接等。
也能够在正极板与正极端子之间的导电路径或者负极板与负极端子之间的导电路径设置感压式的电流切断机构。

Claims (7)

1.一种二次电池，具备：
电极体，其具有正极板以及负极板；
外装体，其具有开口并收纳所述电极体；
封口板，其具有端子安装孔并将所述开口封口；
集电体，其与所述正极板或者所述负极板电连接；和
端子，其与所述集电体连接，并被插入到所述端子安装孔，
所述集电体具有贯通孔，在所述贯通孔的周围形成锪孔，
所述端子被插入到所述贯通孔，所述端子的前端侧在所述锪孔内被铆接，
所述端子中被铆接的部分的前端与所述集电体焊接，
在所述集电体上所述锪孔的外周侧设置有槽部。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述槽部的深度比所述锪孔的深度小。
3.根据权利要求1或者2所述的二次电池，其中，
所述锪孔与所述槽部的距离比所述锪孔的深度大。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的二次电池，其中，
所述锪孔的深度为0.2～1.0mm，
所述槽部的深度为0.1～0.5mm，
所述锪孔与所述槽部的距离为0.3～2.0mm。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的二次电池，其中，
所述锪孔的俯视的形状为椭圆形状或者轨道形状。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的二次电池，其中，
所述槽部在所述锪孔的两侧被分割设置了多个。
7.一种电池组，其使用多个权利要求1～6的任意一项所述的二次电池。
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