CN106537651B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明为一种二次电池(100)，其具备膜片(5)，所述膜片(5)配置在电池容器(10)内的与卷绕电极组(40)连接的集电板(30A)与外部端子(20A)之间的电流路径上，所述膜片(5)由于电池容器(10)的内压上升而变形，从而切断所述电流路径。膜片(5)具有朝集电板(30A)突出的凸部(5e)。集电板(30A)具有供凸部(5e)插入的通孔(31g)。相互相对的通孔(31g)的内壁部(31w)与凸部(5e)的侧壁部(5w)焊接在一起。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及一种用于车载用途等的二次电池。

背景技术

一直以来，例如使用二次电池作为对电动汽车或混合动力汽车等车辆中所搭载的电动马达等供给电力的车载用电源或者其他设备的电源。作为这种二次电池，具有高能量密度的锂离子二次电池受到关注，其研究、开发及商品化正在急速推进。密闭型锂离子二次电池例如存在如下情况：当因过充电或过升温而导致电池内部产生气体时，电池的内压会上升。

例如，已知有具备电流切断机构的非水电解质二次电池，所述电流切断机构在电池封装体内的压力升高时切断外部端子与封装体内部的电极体之间的电性连接(参考下述专利文献1)。在专利文献1中所记载的非水电解质二次电池中，例如像图2、图4、图5及段落0050等中所记载的那样在正极集电器(16)的中央部形成有连接部形成用孔(16c)。

在专利文献1中所记载的非水电解质二次电池中，呈环状形成于正极集电器的连接部形成用孔的缘部的凸部(16p)的内壁部分与反转板(33)之间在多个部位进行激光焊而形成有连接部(16q)。在专利文献1中，通过在连接部形成用孔的缘部形成凸部，易于进行连接部形成用孔的侧面与反转板的边界部分的焊接，使得连接部的品质较为稳定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-157137号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1中所记载的非水电解质二次电池中，通过激光焊加以连接的设置在正极集电器的连接部形成用孔的缘部的凸部与反转板是在正极集电器的厚度方向上相邻而重叠。在通过激光焊将正极集电器的凸部的内壁部分焊接至反转板而形成连接部时，通常是从与正极集电器大致垂直的方向照射激光。因此，反转板的被正极集电器的凸部覆盖的部分在焊接时难以熔融，所以通过焊接而形成的连接部会产生强度不足或裂纹等，有连接部的品质降低之虞。

本发明是鉴于所述问题而成，其目的在于提高膜片与集电板之间的焊接品质，所述膜片在电池容器的内压上升时变形而切断外部端子与集电板之间的电流路径。

解决问题的技术手段

为了达成所述目的，本发明的二次电池具备膜片，所述膜片配置在电池容器内的与卷绕电极组连接的集电板与外部端子之间的电流路径上，所述膜片由于所述电池容器的内压上升而变形从而切断所述电流路径，该二次电池的特征在于，所述膜片具有朝所述集电板突出的凸部，所述集电板具有供所述凸部插入的通孔，相互相对的所述通孔的内壁部与所述凸部的侧壁部焊接在一起。

发明的效果

在本发明的二次电池中，由于集电板的通孔的内壁部与膜片的凸部的侧壁部以相对的状态焊接，因此，例如可从与集电板大致垂直的方向照射激光等高能束来使通孔的内壁部与凸部的侧壁部两方熔融而良好地加以焊接。因而，根据本发明的二次电池，可提高膜片与集电板之间的焊接品质。上述以外的课题、构成及效果将通过以下的具体实施方式的说明来加以明确。

附图说明

图1为本发明的实施方式1的二次电池的立体图。

图2为图1所示的二次电池的分解立体图。

图3为图2所示的卷绕电极组的分解立体图。

图4A为图2所示的电流切断部的放大剖视图。

图4B为图4A所示的膜片的凸部附近的焊接前的放大剖视图。

图4C为图4A所述的膜片的凸部附近的焊接后的放大剖视图。

图5为图4A所示的膜片及其周边的构件的分解立体图。

图6为本发明的实施方式2的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。

图7为本发明的实施方式3的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。

图8A为本发明的实施方式4的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。

图8B为沿图8A所示的8B-8B线的放大剖视图。

图9A为表示实施方式4的二次电池的变形例1的相当于图8B的放大剖视图。

图9B为表示实施方式4的二次电池的变形例2的相当于图8B的放大剖视图。

图9C为表示实施方式4的二次电池的变形例3的相当于图8B的放大剖视图。

具体实施方式

下面，一边参考附图，一边对本发明的二次电池的实施方式进行详细说明。

[实施方式1]

图1为本发明的实施方式1的二次电池100的立体图。本实施方式的二次电池100例如为具备扁平箱形的电池容器10的方形二次电池。电池容器10包括：容纳扁平的卷绕电极组的扁平方形的电池壳12；以及密封电池壳12的长方形的电池盖11。电池容器10例如由铝合金等金属材料制作。

在电池容器10的宽度方向即电池盖11的长度方向的两端，于电池容器10的外侧在电池盖11的上表面设置有正极及负极外部端子20A、20B。在外部端子20A、20B与电池盖11之间配置有绝缘构件2，使得外部端子20A、20B与电池盖11电性绝缘。正极的外部端子20A例如由铝或铝合金制作，负极的外部端子20B例如由铜或铜合金制作。

在电池盖11上，在正极及负极外部端子20A、20B之间设置有气体排出阀13和注液口14。气体排出阀13例如是通过将电池盖11薄壁化而形成槽部13a来设置的，在电池容器10的内压上升超过规定值时破裂而释放内部的气体，由此降低电池容器10的内压。注液口14用于对电池容器10的内部注入电解液，例如通过激光焊来焊接注液塞15而加以密封。

图2为图1所示的二次电池100的分解立体图。在电池盖11的长度方向的两端，在成为电池容器10的内侧的电池盖11的下表面隔着绝缘构件3A、3B而固定有正极及负极的集电板30A、30B。集电板30A、30B分别具有：基部31，其配置为隔着绝缘构件3A、3B与电池盖11的下表面相对且与电池盖11大致平行；以及端子部32，其从基部31朝电池壳12的底面12c延伸。正极的集电板30A例如由铝或铝合金制作，负极的集电板30B例如由铜或铜合金制作。

二次电池100具备电流切断部50，所述电流切断部50切断正极的外部端子20A与电池容器10内的集电板30A之间的电流路径。电流切断部50具有膜片5作为主要构成要素。再者，在本实施方式的二次电池100中，在负极的外部端子20B与集电板30B之间未设置有电流切断部50。

膜片5配置在正极的外部端子20A与电池容器10内的与电极组40连接的正极的集电板30A之间的电流路径上。膜片5由于电池容器10的内压上升而变形从而切断正极外部端子20A与正极集电板30A之间的电流路径，详情将于后文叙述。

正极及负极的集电板30A、30B各自的端子部32形成为从电池容器10的厚度方向上的基部31的两侧沿电池壳12的最大面积的宽侧面12b朝电池壳12的底面12c延伸的板状。集电板30A、30B各自的端子部32在电池盖11的长度方向即电池容器10的宽度方向上从各自的基部31的外侧的端部延伸，例如通过超声波压焊或电阻焊而分别与电极组40的端部的集电板接合部41d、42d接合。

由此，正极的集电板30A配置在电极组40的卷绕轴D方向的一方的端部，与电极组40的正电极41(参考图3)电连接。此外，负极的集电板30B配置在卷绕轴D方向的另一方的端部，与电极组的负电极42(参考图3)电连接。此外，通过集电板接合部41d、42d与集电板30A、30B各自的端子部32接合，电极组40得以经由集电板30A、30B及绝缘构件3A、3B而固定在电池盖11上。此外，外部端子20A、20B、绝缘构件2、绝缘构件3A、3B、集电板30A、30B、电流切断部50及电极组40装配在电池盖11上而构成盖组件60。

在二次电池100的制造时，在电极组40与电池壳12之间配置未图示的绝缘片而将它们之间电性绝缘，在该状态下，盖组件60从电极组40的下方侧的弯曲部40b起插入至电池壳12的开口部12a。电极组40以如下方式容纳在电池壳12内：电池壳12的窄侧面12d、12d位于卷绕轴D方向的两侧，且卷绕轴D方向大致平行地顺着电池壳12的底面12c及宽侧面12b。

由此，电极组40成为如下状态：一方的弯曲部40b与电池盖11相对，另一方的弯曲部40b与电池壳12的底面12c相对，平面部40a与宽侧面12b相对。继而，在利用电池盖11将电池壳12的开口部12a闭塞的状态下，例如通过激光焊将电池盖11的全周接合至电池壳12的开口部12a，由此形成由电池盖11和电池壳12构成的电池容器10。

其后，经由电池盖11的注液口14对电池容器10的内部注入非水电解液，并且，例如通过激光焊将注液塞15接合至注液口14而加以密封，由此，电池容器10得以密闭。作为注入至电池容器10的内部的非水电解液，例如可以采用在以体积比1：2的比例将碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯混合而成的混合溶液中以1摩尔/升的浓度溶解六氟磷酸锂(LiPF₆)所得的液体。

图3为将图2所示的电极组40的一部分展开而成的分解立体图。电极组40是绕与卷绕轴D平行的轴心对正负的电极41、42进行卷绕而成形为扁平形状的卷绕电极组，所述正负的电极41、42以介存分隔片43、44的方式积层。电极组40具有：平坦的一对平面部40a，它们与电池壳12的宽侧面12b相对配置；以及半圆筒状的一对弯曲部40b，它们与电池盖11和电池壳12的底面12c相对配置。分隔片43、44将正电极41与负电极42之间绝缘，并且，在卷绕在最外周的负电极42的外侧也卷绕有分隔片44。分隔片43、44例如由多孔质的聚乙烯树脂制作。

正电极41具有：正极箔41a，其为正极集电器；以及正极合剂层41b，其由涂布在正极箔41a的两面的正极活性物质合剂构成。正电极41的宽度方向的一侧未形成有正极合剂层41b，设为正极箔41a露出的箔露出部41c。正电极41的箔露出部41c被配置在卷绕轴D方向上的负电极42的箔露出部42c的相反侧，并绕卷绕轴D卷绕。

正电极41例如可通过如下操作来制作：在正极活性物质中添加导电材料、黏合剂及分散溶剂并加以搅拌，将所得的正极活性物质合剂以宽度方向的一侧除外的方式涂布在正极箔41a的两面，并进行干燥、压挤、裁剪。作为正极箔41a，例如可使用厚度约20μm的铝箔。不含正极箔41a的厚度的正极合剂层41b的厚度例如约为90μm。

作为正极活性物质合剂的材料，例如，可使用100重量份的锰酸锂(化学式LiMn₂O₄)作为正极活性物质，使用10重量份的鳞片状石墨作为导电材料，使用10重量份的聚偏二氟乙烯(以下，称为PVDF)作为黏合剂，使用N-甲基吡咯烷酮(以下，称为NMP)作为分散溶剂。正极活性物质并不限定于上述锰酸锂，例如，也可使用具有尖晶石晶体结构的其他锰酸锂、利用金属元素取代一部分或者加以掺杂而成的锂锰复合氧化物。此外，作为正极活性物质，也可使用具有层状晶体结构的钴酸锂或钛酸锂、以及利用金属元素取代它们的一部分或者加以掺杂而成的锂-金属复合氧化物。

负电极42具有：负极箔42a，其为负极集电器；以及负极合剂层42b，其由涂布在负极箔42a的两面的负极活性物质合剂构成。负电极42的宽度方向的一侧未形成有负极合剂层42b，设为负极箔42a露出的箔露出部42c。负电极42的箔露出部42c被配置在卷绕轴D方向上的正电极41的箔露出部41c的相反侧，并绕卷绕轴D卷绕。

负电极42例如可通过如下操作来制作：在负极活性物质中添加黏合剂及分散溶剂并加以搅拌，将所得的负极活性物质合剂以宽度方向的一侧除外的方式涂布在负极箔42a的两面，并进行干燥、压挤、裁剪。作为负极箔42a，例如可使用厚度约10μm的铜箔。不含负极箔42a的厚度的负极合剂层42b的厚度例如约为70μm。

作为负极活性物质合剂的材料，例如可使用100重量份的非晶碳粉末作为负极活性物质，使用10重量份的PVDF作为黏合剂，使用NMP作为分散溶剂。负极活性物质并不限定于上述非晶碳，也可使用可嵌入/脱嵌锂离子的天然石墨、人造的各种石墨材料、焦炭等碳质材料、Si或Sn等的化合物(例如SiO、TiSi₂等)、或者它们的复合材料。负极活性物质的粒子形状无特别限定，可酌情选择鳞片状、球状、纤维状或块状等粒子形状。

再者，上述的用于正极及负极的合剂层41b、42b的黏合材料并不限定于PVDF。作为上述黏合材料，例如也可使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、多硫化橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种乳胶、丙烯腈、氟乙烯、偏二氟乙烯、氟丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸系树脂等聚合物以及它们的混合体等。

此外，关于以介存分隔片43、44的方式重叠正电极41及负电极42并进行卷绕时的轴芯，例如可使用将抗挠刚度比正极箔41a、负极箔42a、分隔片43、44都高的树脂片卷绕而成的轴芯。

在电极组40的卷绕轴D方向上，负电极42的负极合剂层42b的宽度比正电极41的正极合剂层41b的宽度宽。此外，在电极组40的最内周和最外周卷绕有负电极42。由此，正极合剂层41b从电极组40的最内周到最外周都是夹在负极合剂层42b之间。

正电极41及负电极42的箔露出部41c、42c分别被电极组40的平面部40a捆束而形成上述集电板接合部41d、42d(参考图2)。正电极41及负电极42各自的集电板接合部41d、42d例如通过超声波压焊等与正极及负极集电板30A、30B各自的端子部32接合。由此，在正极侧及负极侧，外部端子20A、20B分别经由集电板30A、30B与构成电极组40的正负电极41、42电连接。

再者，在电极组40的卷绕轴D方向上，分隔片43、44的宽度比负极合剂层42b的宽度宽，而正电极41及负电极42的箔露出部41c、42c分别相较于分隔片43、44的宽度方向端部而言朝宽度方向外侧突出。因而，分隔片43、44不会成为捆束、焊接箔露出部41c、42c时的障碍。

图4A为图2所示的电流切断部50的放大剖视图。图4B为图4A所示的膜片5的凸部5e附近的焊接前的放大剖视图。图4C为图4A所示的膜片5的凸部5e附近的焊接后的放大剖视图。图5为图4A所示的电流切断部50的周边的构件的分解立体图。再者，在图4A中，省略了后文叙述的焊接部W(参考图4C)的图示。此外，在图5中，省略了电极组40的图示，表示在绝缘构件3A的突起部3d上形成卡合部3f之前的状态。

正极的外部端子20A具有：板状部21，其在电池盖11上沿电池盖11的长度方向延伸；圆柱状的连接部22，其贯穿电池盖11而与膜片5连接；通孔23，其贯穿板状部21及连接部22；以及螺栓24。再者，正极外部端子20A上也可不设置通孔23。

板状部21在电池盖11的长度方向即电池容器10的宽度方向的内侧的端部设置有通孔21a。螺栓24从板状部21的下表面侧朝上表面侧插通在通孔21a内。板状部21在电池容器10的宽度方向上的中央部沿电池盖11的宽度方向即电池容器10的厚度方向形成槽部21b，由此，厚度得以局部减薄。

连接部22具有：扩径部22a，其设置在位于电池容器10的宽度方向外侧的板状部21的端部，直径朝贯穿电池盖11的方向扩大；缩径部22b，其直径缩小；以及铆接部22c，它是以塑性变形的方式将该缩径部22b的顶端扩径而成。外部端子20A的通孔23沿连接部22的轴向贯穿外部端子20A，在板状部21的上表面和铆接部22c的中央部开口。

电池容器10外侧的绝缘构件2例如由具有绝缘性的树脂材料制作，具有：缘部2a，其覆盖外部端子20A的板状部21的周侧面；以及底部2b，其与板状部21的底面以及电池盖11的上表面密合。通过绝缘构件2的缘部2a覆盖板状部21的周侧面，防止板状部21与电池盖11或其他构件的短路。绝缘构件2的底部2b配置在外部端子20A的板状部21与电池盖11之间，将它们电绝缘。在绝缘构件2的底部2b设置有凸部2c和开口部2d，所述凸部2c与设置在电池盖11的上表面的凹部11a卡合，所述开口部2d供外部端子20A的连接部22插通。在凸部2c的内侧容纳有螺栓24的头部。

垫圈4例如由具有绝缘性的树脂材料制作，具有：圆筒状的筒状部4a；以及凸缘部4b，其在筒状部4a的轴向上设置在电池容器10外方侧的端部。垫圈4的筒状部4a在内侧插通有外部端子20A的连接部22的状态下插通至电池盖11的通孔11b，配置在外部端子20A的连接部22与电池盖11的通孔11b的内周面之间，将连接部22与电池盖11电绝缘。垫圈4的凸缘部4b配置在绝缘构件2的开口部2d内，与设置在电池盖11的通孔11b周围的台阶部11c卡合，在该台阶部11c与外部端子20A的板状部21的底面之间受到压缩。由此，垫圈4与凹状的台阶部11c和板状部21的底面密合，从而将电池盖11的通孔11b密封。

电池容器10内侧的绝缘构件3A例如由具有绝缘性的树脂材料制作，具有：主体部3a，其沿电池容器10的宽度方向即电极组40的卷绕轴D方向延伸；以及通孔3b，其设置在主体部3a的延伸方向中央部。绝缘构件3A的主体部3a具有：凹部3c，其用以配置导电板6及膜片5；以及多个突起部3d，它们用以固定集电板30A的基部31。在绝缘构件3A的凹部3c的朝向电池容器10内方那一面设置有卡合凹部3e，所述卡合凹部3e形成为与导电板6的平面形状相对应的平面形状，供导电板6卡合。

绝缘构件3A的多个突起部3d朝贯穿集电板30A的基部31的方向即基部31的厚度方向突出，穿插于集电板30A的基部31上所设置的固定孔33。包含突起部3d的绝缘构件3A由热塑性树脂材料形成。突起部3d的顶端贯穿集电板30A的基部31的固定孔33，并且，例如与基部31热熔接。由此，将突起部3d的顶端扩径而形成卡合部3f，从而将集电板30A的基部31固定在绝缘构件3A上。再者，集电板30A的基部31在绝缘构件3A上的固定方法并不限定于突起部3d的热熔接。在需要更牢固的接合的情况下，也可采用利用螺钉或铆钉的接合、或者利用粘接剂的接合。

容纳在电池容器10内的电流切断部50具备膜片5作为主要构成要素。此外，本实施方式的电流切断部50具备与膜片5的周缘部5a接合的导电板6。膜片5及导电板6由具有导电性的金属材料、例如与正极的外部端子20A及集电板30A相同的铝或铝合金制作。

膜片5配置在电池容器10的电池盖11与集电板30A的基部31之间，并且配置在导电板6与集电板30A的基部31之间。本实施方式的膜片5在垂直于电池盖11的俯视时具有圆形的平面形状，并且具有朝集电板30A的基部31膨出的凸形状，形成为在垂直于电池盖11的方向上具有深度的碗形。再者，膜片5的形状并不限定于本实施方式这样的圆形的平面形状以及凸形状。例如，膜片5也可具有电池盖11的长度方向的尺寸比电池盖11的宽度方向的尺寸大的例如椭圆形或赛道形的平面形状，并且，也可为平板状。

导电板6是具有与膜片5相对应的平面形状的板状构件，具有：通孔6a，其供外部端子20A的连接部22插通；以及环状槽6b，其供膜片5的周缘部5a卡合。

外部端子20A的连接部22的顶端在与集电板30A的基部31相对的导电板6的下表面6c侧以扩径方式发生塑性变形，从而在连接部22的顶端形成铆接部22c。由此，铆接部22c与导电板6相接触而使得外部端子20A与导电板6电连接，并且，使得外部端子20A、绝缘构件2、垫圈4、绝缘构件3A及导电板6固定在电池盖11上。在该状态下，外部端子20A及导电板6通过绝缘构件2、垫圈4及绝缘构件3A而与电池盖11电绝缘。

膜片5的周缘部5a顺着平行于电池盖11的方向被弯折，卡合至导电板6的朝向电池容器10内方那一面上所形成的环状槽6b并抵接至环状槽6b的底部，并且，例如通过激光焊以跨及全周的方式与导电板6接合。由此，膜片5与导电板6之间的空间得以与电池容器10的内部空间隔绝，并通过外部端子20A的通孔23而与电池容器10的外部空间连通。此外，膜片5的周缘部5a经由导电板6与外部端子20A的连接部22连接。

膜片5的与周缘部5a的内侧相邻的侧壁部5b从周缘部5a沿与电池盖11垂直的方向朝电池壳12的底面12c延长，相对于与电池盖11垂直的方向的角度比相对于与电池盖11平行的方向的角度小。膜片5的与侧壁部5b的内侧相邻的底壁部5c沿与电池盖11平行的方向朝膜片5的中央部伸展，相对于与电池盖11垂直的方向的角度比相对于与电池盖11平行的方向的角度大。底壁部5c的朝向集电板30A的基部31那一面为凸曲面，且在中央部形成有突起部5d。

突起部5d从膜片5的中央部即底壁部5c的中央部朝集电板30A的基部31突出，在垂直于电池盖11的俯视时形成为与膜片5的平面形状相似的平面形状。例如，若像本实施方式这样膜片5的平面形状为圆形，则突起部5d的平面形状也为圆形。此外，在垂直于电池盖11的俯视时，膜片5的尺寸为电池盖11的长度方向尺寸大于电池盖11的宽度方向尺寸的情况下，突起部5d的尺寸也一样，为电池盖11的长度方向尺寸大于电池盖11的宽度方向尺寸。

在突起部5d的中央部形成有从突起部5d进一步朝集电板30A的基部31突出的中空的凸部5e。即，本实施方式的凸部5e形成为在内侧具有空间的有底筒状，开口端与膜片5的突起部5d连接。在本实施方式中，凸部5e的壁厚与邻接于凸部5e的突起部5d、底壁部5c、侧壁部5b等的壁厚相同。再者，凸部5e的壁厚并不限于与突起部5d、底壁部5c、侧壁部5b等的壁厚相同，也可比突起部5d、底壁部5c、侧壁部5b等的壁厚薄或者厚。换句话说，凸部5e的壁厚可在与凸部5e相邻的部分的膜片5的壁厚以下，也可厚于该相邻部分的膜片5的壁厚。

集电板30A的基部31在与膜片5相对而朝向电池容器10外方的上表面形成有凹部31d。凹部31d的形成方法无特别限定，例如可通过冲压加工来形成。凹部31d具有：倾斜面，其与膜片5的底壁部5c的凸形状一致；以及平坦的底部31e，其抵接至膜片5的突起部5d。凹部31d的底部31e抵接至膜片5的突起部5d的底面，但凹部31d的底部31e与突起部5d没有进行焊接。

在凹部31d的底部31e的中央部设置有用以插入膜片5的凸部5e的通孔31g。在通孔31g的周围，以包围通孔31g的方式设置有薄壁部31h。薄壁部31h比集电板30A的基部31的其他部分薄，是在膜片5因电池容器10的内压上升而变形时断裂的部分。在本实施方式中，通过在凹部31d的底部31e设置包围通孔31g的环状槽31f而以包围通孔31g的方式设置有薄壁部31h。

如图4B所示，在对膜片5与集电板30A进行焊接之前，将膜片5的凸部5e插入至集电板30A的通孔31g。由此，成为通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w相对的状态。在本实施方式中，膜片5的凸部5e的下表面与集电板30A的基部31的下表面齐平而没有台阶。

再者，膜片5的凸部5e也可从集电板30A的通孔31g突出。更具体而言，可将膜片5的凸部5e的下表面配置在集电板30A的下表面的下方侧即电池容器10的内方侧、或者距电池盖11的距离比集电板30A的下表面远的位置，从而在凸部5e的下表面与集电板30A的下表面之间形成台阶。此外，也可将膜片5的凸部5e的下表面配置在集电板30A的下表面的上方侧即电池容器10的外方侧、或者距电池盖11的距离比集电板30A的下表面近的位置，从而在凸部5e的下表面与集电板30A的下表面之间形成台阶。

不管在哪一情况下，都是将膜片5的凸部5e插入至集电板30A的通孔31g而使通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w相对，并焊接通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w。具体而言，从与集电板30A的基部31大致垂直的方向对通孔31g的内壁部31w以及凸部5e的侧壁部5w照射例如激光或电子束等高能束。

由此，如图4C所示，相对的通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w焊接在一起。于是，通过通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w的焊接，在膜片5与集电板30A之间形成焊接部W。此外，通过包围通孔31g的环状槽31f而形成的薄壁部31h是以包围焊接部W的方式设置。再者，通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w能以跨及通孔31g的全周的方式加以焊接，也可根据要求的接合强度沿通孔31g的周向以留出间隔的方式焊接多个部位。

以上，以具有电流切断部50的正极侧的构成为中心进行了说明，而本实施方式的二次电池100像图1及图2所示那样在负极外部端子20B与集电板30B之间没有电流切断部50。负极外部端子20B具有与图4A所示的正极的外部端子20A相同的连接部22，但没有通孔23。负极外部端子20B的连接部22贯穿集电板30B的基部31的通孔而不是导电板6的通孔，且在顶端形成有与正极的外部端子20A相同的铆接部22c。

由此，负极的外部端子20B得以与集电板30B的基部31电连接，并且，外部端子20B及集电板30B得以经由绝缘构件2、3B及垫圈4而固定在电池盖11上。在该状态下，与图4A所示的正极侧一样，负极的外部端子20B及集电板30B通过绝缘构件2、3B及垫圈4而与电池盖11电绝缘。

下面，对本实施方式的二次电池100的作用进行说明。在本实施方式的二次电池100中，在正极的外部端子20A与电池容器10内的与电极组40连接的正极集电板30A之间的电流路径上配置有膜片5，构成切断该电流路径的电流切断部50。

通过这种构成，二次电池100在稳态时将供给自发电机等电力供给源的电力经由正负的外部端子20A、20B、电流切断部50以及正负的集电板30A、30B而积蓄至容纳在电池容器10的内部的电极组40。此外，将电极组40中所积蓄的电力经由正负集电板30A、30B、电流切断部50以及正负的外部端子20A、20B而供给至电动马达等外部装置。

此外，二次电池100例如存在如下情况：当发生过充电或过升温等异常时，电池容器10的内部产生气体而导致内压上升。在这种情况下，当电池容器10的内压上升至规定压力时，配置在正极外部端子20A与集电板30A之间的电流路径上的电流切断部50切断该电流路径。

具体而言，电流切断部50的膜片5由于电池容器10内的气体的压力而朝电池盖11变形，使得应力作用于膜片5与集电板30A之间的焊接部W周围所设置的薄壁部31h。由此，薄壁部31h断裂，使得膜片5与集电板30A之间的连接断开，从而切断正极的外部端子20A与集电板30A之间的电流路径。其后，当电池容器10的内部的压力进一步上升而超过规定值时，气体排出阀13破裂而将电池容器10的内部的气体释放至外部，从而降低电池容器10的内压。

如此，在二次电池100发生异常而导致电池容器10的内压上升时，要通过所设定的压力可靠地切断正极外部端子20A与集电板30A之间的电流路径，膜片5与集电板30A之间的焊接部W的品质就变得重要。

例如，在所述专利文献1中所记载的以往的非水电解质二次电池中，设置在正极集电器的连接部形成用孔的缘部的凸部与反转板在正极集电器的厚度方向上相邻而重叠，但在顺着正极集电器的方向上不相对。因此，例如在进行激光焊时，反转板的被正极集电器的凸部覆盖的部分在焊接时难以熔融，只有凸部熔融而在反转板上像雪崩一样流动扩散的部分与接触于该部分而熔融的反转板的一部分混杂在一起而一体化，从而进行焊接。

在该情况下，通过被焊接的两构件熔融而一体化来焊接在一起的部分相对于整个熔融体而言较少，容易产生焊接强度不足或者由熔融部分固化后的收缩所引起的焊接裂纹等品质不良。即，有通过焊接而形成的连接部产生强度不足或裂纹等而导致连接部的品质降低之虞。在该情况下，在稳态时，有因作用于非水电解质二次电池的振动或惯性力而导致连接部断裂之虞。此外，在发生异常时，有连接部的强度不足而导致电流切断机构不会准确地在预先设定的压力下动作之虞。

相对于此，在本实施方式的二次电池100中，膜片5具有朝集电板30A突出的凸部5e，该凸部5e被插入在集电板30A上所设置的通孔31g，以通孔31g的内壁部31w与凸部5e的侧壁部5w相对的方式进行焊接。因此，可使相对的通孔31g的内壁部31w和凸部5e的侧壁部5w熔融，使双方的熔融金属在停留在相互之间的状态下均匀地混合、固化及一体化而不会使它们流动扩散，从而能够焊接集电板30A与膜片5。

由此，在焊接集电板30A与膜片5时，双方熔融、混合及固化而焊接在一起的部分占据大致整个熔融体即大致整个焊接部W。因此，在膜片5与集电板30A之间所形成的焊接部W的体积相对较小的激光焊等高能束焊中，焊接裂纹得到防止，并且可获得稳定而较高的焊接强度。因而，根据本实施方式的二次电池100，可使膜片5与集电板30A之间的焊接品质比以往高。

此外，在本实施方式的二次电池100中，膜片5的凸部5e为中空，在内侧具有空间。因此，例如在利用板材而通过冲压加工来制作膜片5时，可减少集中至膜片5的中央部的材料的量。因而，可使得膜片5的制作变得容易、减少材料的使用量、提高二次电池100的生产性及良率、降低制造成本。

此外，在膜片5的凸部5e的壁厚在相邻部分的膜片5的壁厚以下的情况下，与厚于相邻部分的膜片5的壁厚的情况相比，可使得上述的材料使用量的减少、二次电池100的生产性及良率的提高、以及制造成本降低等效果更为显著。

另一方面，在膜片5的凸部5e的壁厚厚于相邻部分的膜片5的壁厚的情况下，与在相邻部分的膜片5的壁厚以下的情况相比，可增加焊接时的熔融金属的体积而获得稳定而较高的焊接强度，从而可提高焊接品质。

此外，集电板30A具有因膜片5的变形而断裂的薄壁部31h，薄壁部31h是以包围焊接部W的方式设置。在电池容器10的内压超过规定值而使得膜片5变形时，朝向电池盖11的方向的力经由焊接部W而施加至被集电板30A的薄壁部31h包围的部分。由此，应力作用于薄壁部31h而使得薄壁部31h断裂。此时，由于薄壁部31h包围焊接品质优异、可靠性高的焊接部W，因此焊接部W先断裂的情况得以防止，从而能可靠地使薄壁部31h在规定应力下断裂。因而，在电池容器10的内压达到规定压力时，能可靠地切断外部端子20A与集电板30A之间的电流路径，并且可防止电流切断部50的误动作而提高可靠性。

此外，膜片5形成为朝集电板30A的基部31膨出的凸形状。因此，与膜片5为平板状的情况相比，增大了膜片5的表面积，在因二次电池100的异常而导致电池容器10的内部的压力上升时，膜片5容易变形，从而可在更低的压力下可靠地进行电流切断。此外，与膜片5为平板状的情况相比，提高了电池容器10的内部的气压达到规定压力之前的机械强度，从而可防止膜片5的误动作。

此外，膜片5具有朝集电板30A的基部31突出并抵接至集电板30A的基部31的突起部5d。因此，在振动或惯性力作用于二次电池100时，膜片5受到抵接在集电板30A的基部31上的突起部5d的支承，从而可减少作用于焊接部W的振动或惯性力，防止电流切断部50的误动作。此外，通过使突起部5d抵接至集电板30A的基部31，可将设置在突起部5d上的凸部5e以规定深度可靠地插入至集电板30A的通孔31g内，从而提高膜片5与集电板30A之间的焊接品质。

此外，集电板30A具有：基部31，其与电池盖11相对配置，且设置有通孔31g；以及端子部32，其从基部31延伸而与电极组40连接。因此，通过将集电板30A的端子部32连接至电极组40、将与外部端子20A连接的膜片5连接至基部31，可在集电板30A与外部端子20A之间的电流路径上配置膜片5。此外，能以与集电板30A的基部31相对的方式配置与外部端子20A连接且经由绝缘构件3A而固定在电池盖11上的膜片5。因而，在膜片5的变形时，可使基部31的薄壁部31h断裂而切断集电板30A与外部端子20A之间的电流路径。

此外，膜片5配置在正极的外部端子20A与集电板30A之间，由铝或铝合金构成。因此，与在负极外的部端子20B与集电板30B之间配置由铜或铜合金构成的膜片的情况相比，可降低膜片5的强度、使得膜片5容易变形。因而，能够更容易且可靠地进行集电板30A与外部端子20A之间的电流路径的切断。再者，电流切断部50也可设置在负极侧。

如以上所说明，根据本实施方式的二次电池100，通过在集电板30A的通孔31g的内壁部31w与膜片5的凸部5e的侧壁部5w相对的状态下进行焊接，可提高膜片5与集电板30A之间的焊接品质。

[实施方式2]

下面，引用图1至图5并使用图6，对本发明的实施方式2的二次电池进行说明。图6为本实施方式的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。再者，在图6中，省略了焊接部W的图示。

在前文所述的实施方式1的二次电池100中，膜片5的凸部5e为中空，相对于此，本实施方式的二次电池与实施方式1的二次电池100的不同点在于，膜片5的凸部5f为实心。本实施方式的二次电池的其他方面与实施方式1的二次电池100相同，因此对相同部分标注同一符号并省略说明。

在本实施方式的二次电池中，例如，在对板材进行冲压加工而成形膜片5时，将周缘部的材料集中至中央部，由此形成内侧没有空间、挤满材料的实心的凸部5f。根据本实施方式的二次电池，不仅会获得与前文所述的实施方式1的二次电池100相同的效果，而且，由于膜片5的凸部5f为实心，因此与膜片5的凸部5e为中空的情况相比，可增加焊接时的熔融金属的体积。

由此，例如防止激光焊造成的焊痕作为贯通凸部5f的通孔而形成。此外，即便在集电板30A的通孔31g的内壁部31w与相对的膜片5的凸部5f的侧壁部5w之间产生了间隙，也可利用增加的熔融金属来填补间隙，从而可防止焊接强度降低并防止焊接裂纹。因而，根据本实施方式的二次电池，可在膜片5与集电板30A之间获得稳定而较高的焊接强度，从而可提高焊接品质。

再者，在本实施方式中，出于增加熔融金属的体积的观点，较理想为凸部5f的下端与集电板30A的下表面齐平而没有阶梯差，或者相较于集电板30A的下表面而言朝下方突出。

[实施方式3]

下面，引用图1至图5并使用图7，对本发明的实施方式3的二次电池进行说明。图7为本实施方式的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。再者，在图7中，省略了焊接部W的图示。

在前文所述的实施方式1的二次电池100中，膜片5的凸部5e为有底筒状，相对于此，本实施方式的二次电池与实施方式1的二次电池100的不同点在于，膜片5的凸部5g为肋状。本实施方式的二次电池的其他方面与实施方式1的二次电池100相同，因此对相同部分标注同一符号并省略说明。

在本实施方式的二次电池中，膜片5的凸部5g在侧壁部5w的相反侧具有朝向通孔31g的内侧的内方侧壁部5x，形成为沿通孔31g的周向延伸的肋状。凸部5g例如可形成为跨及通孔31g的全周而连续的中空的圆筒状。此外，也可沿通孔31g的周向以留出间隔的方式设置顺着内壁部31w的多个圆弧状的凸部5g。在该情况下，凸部5g形成为内侧没有空间的多个实心的肋状。再者，在该情况下，也可设置与多个凸部5g相对应的多个通孔31g。

在本实施方式的二次电池中，在通孔31g的内壁部31w与凸部5g的侧壁部5w的焊接时，可跨及侧壁部5w到内方侧壁部5x的整个壁厚而使凸部5g熔融。由此，在熔融金属固化而收缩时，可使熔融金属朝通孔31g的内壁部31w自由收缩而不会从内方侧壁部5x受到阻碍收缩的力。

因而，根据本实施方式的二次电池，与使相对的通孔31g的内壁部31w的一部分和凸部5g的一部分熔融的情况相比，可减少焊接部W的残留应力、防止焊接裂纹，从而提高焊接品质。

此外，通过在通孔31g的周向上以留出间隔的方式设置顺着内壁部31w的多个圆弧状的凸部5g，可缩短各凸部5g的焊接长度、提高焊接品质。再者，在将凸部5g形成为跨及通孔31g的全周而连续的中空的圆筒状的情况下，也可通过在周向上以留出间隔的方式在多个部位进行焊接来缩短各个部位的焊接长度、提高焊接品质。

[实施方式4]

下面，引用图1至图5并使用图8A及图8B，对本发明的实施方式4的二次电池进行说明。图8A为本实施方式的二次电池的相当于图4B的放大剖视图。图8B为沿图8A所示的8B-8B线的剖视图。再者，图8A为沿图8B所示的8A-8A线的剖视图。此外，在图8A及图8B中，省略了焊接部W的图示。

本实施方式的二次电池与图6所示的实施方式2的二次电池的不同点在于，膜片5具备多个实心的凸部5f，集电板30A具备多个通孔31g。本实施方式的二次电池的其他方面与前文所述的实施方式2的二次电池相同，因此对相同部分标注同一符号并省略说明。

膜片5的凸部5f例如为具有圆形的剖面且从膜片5的突起部5d朝集电板30A突出的柱状部分。此外，如图8B所示，集电板30A的多个通孔31g在垂直于电池盖11的方向的俯视时形成为与突起部5d的剖面形状相对应的圆形。再者，凸部5f的剖面形状以及通孔31g的形状并不限于圆形，例如也可为多边形、椭圆形、长圆形。

例如，在集电板30A的通孔31g的数量为3个以上的复数的情况下，优选将通孔31g配置在以正多边形的各顶点为中心的位置。在本实施方式中，3个通孔31g是分别以正三角形的顶点a的位置为中心来加以配置。在该情况下，集电板30A的薄壁部31h优选通过以正多边形的重心为中心的环状槽31f来形成。在本实施方式中，是通过以正三角形的重心g为中心的圆形的环状槽31f来形成薄壁部31h。

根据本实施方式的二次电池，由于膜片5具备多个凸部5f，因此可在多个部位进行通孔31g的内壁部31w与凸部5f的侧壁部5w的焊接，从而提高膜片5与集电板30A的接合强度。此外，可使凸部5f的尺寸小于实施方式1的凸部5e、缩短各凸部5f上的焊接长度，从而提高焊接品质。

此外，由于集电板30A具备多个通孔31g，因此可在各通孔31g内插入凸部5f而增加通孔31g的内壁部31w与凸部5f的侧壁部5w的焊接长度的合计，从而提高接合强度。此外，可使通孔31g的直径小于实施方式1的通孔31g、缩短各自的焊接长度，从而提高焊接品质。

此外，多个通孔31g配置在以正多边形的各顶点a为中心的位置，薄壁部31h是通过以正多边形的重心g为中心的环状槽31f而形成。因此，可在膜片5变形时使力经由多个通孔31g与凸部5f之间的焊接部W而更均匀地作用于集电板30A的环状槽31f的内侧的部分，从而使更均匀的应力作用于薄壁部31h。由此，防止不平衡的力从膜片5作用于集电板30A的环状槽31f的内侧的部分，从而防止薄壁部31h在比电流切断部50的设定压力低或高的内压下断裂，可使薄壁部31h准确地在所设定的内压下断裂。因而，可提高由膜片5进行的电流切断的可靠性及精度。

最后，对本实施方式的变形例进行说明。

(变形例1)

图9A为表示实施方式4的二次电池的变形例1的对应于图8B的剖视图。在实施方式4的二次电池中，展示了具备3个凸部5f和3个通孔31g的例子，而在本变形例的二次电池中，展示的是具备2个凸部5f和2个通孔31g的情况。在该情况下，凸部5f及通孔31g均匀地配置在例如沿电池盖11的长度方向的环状槽31f的中心线CL1上、或者沿电池盖11的宽度方向的环状槽31f的中心线CL2上。由此，与实施方式4的二次电池一样，可在膜片5变形时使均匀的应力作用于薄壁部31h，从而提高由膜片5进行的电流切断的可靠性及精度。

(变形例2)

图9B为表示实施方式4的二次电池的变形例2的对应于图8B的剖视图。在变形例1的二次电池中，展示了环状槽31f为圆形的例子，而在本变形例的二次电池中，环状槽31f为椭圆形。此外，通孔31g是以环状槽31f的焦点f的位置为中心来加以设置。在本变形例中，与实施方式4的二次电池一样，也可在膜片5变形时使均匀的应力作用于薄壁部31h，从而提高由膜片5进行的电流切断的可靠性及精度。

此外，如前文所述，膜片5的形状在垂直于电池盖11的俯视时并不限于圆形，例如，存在形成为长轴与电池盖11的长度方向平行的椭圆形的情况。在该情况下，优选为椭圆形的环状槽31f的长轴LA也与电池盖11的长度方向平行。由此，在膜片5变形时，膜片5的表面积较大，能够在可作用更大的力的电池盖11的长度方向两侧的位置配置焊接部W而使得薄壁部31h容易断裂。再者，在该情况下，出于使膜片5容易变形的观点，优选为膜片5的突起部5d也形成为长轴与电池盖11的长度方向平行的椭圆形。

(变形例3)

图9C为表示实施方式4的二次电池的变形例3的对应于图8B的剖视图。在变形例2的二次电池中，展示了环状槽31f为椭圆形的例子，而在本变形例的二次电池中，环状槽31f具有利用直线状部分来连续长度方向的两端的半圆或圆弧状部分而成的田径赛道形状。此外，通孔31g设置在环状槽31f的半圆或圆弧状部分的中心c、c的位置和中心c、c的中间的位置。在本变形例中，与实施方式4的二次电池一样，也可在膜片5变形时使均匀的应力作用于薄壁部31h，从而提高由膜片5进行的电流切断的可靠性及精度。

此外，如前文所述，膜片5的形状在垂直于电池盖11的俯视时并不限于圆形或椭圆形，例如，存在形成为长轴与电池盖11的长度方向平行的田径赛道形的情况。在该情况下，优选为田径赛道形的环状槽31f的长轴LA也与电池盖11的长度方向平行。由此，在膜片5变形时，膜片5的表面积较大，能够在可作用更大的力的电池盖11的长度方向两侧的位置配置焊接部W而使得薄壁部31h容易断裂。再者，在该情况下，出于使膜片5容易变形的观点，优选为膜片5的突起部5d也形成为长轴与电池盖11的长度方向平行的田径赛道形。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于前文所述的实施方式，而是包含各种变形例。前文所述的实施方式是为了以易于理解的方式说明本发明而做的详细说明，并非必须包含说明过的所有构成。

符号说明

5 膜片、5e、5f、5g 凸部、5w 侧壁部、5x 内方侧壁部、10 电池容器、11 电池盖、12电池壳、20A 外部端子、30A 集电板、31 基部、31f 环状槽、31g 通孔、31h 薄壁部、31w 内壁部、32 端子部、40 电极组(卷绕电极组)、100 二次电池、c 中心、CL1 中心线、f 焦点、g重心、W 焊接部。

Claims (11)

1.一种二次电池，其具备膜片，所述膜片配置在电池容器内的与卷绕电极组连接的集电板与外部端子之间的电流路径上，所述膜片由于所述电池容器的内压上升而变形，从而切断所述电流路径，该二次电池的特征在于，

所述膜片具有朝所述集电板突出的凸部，

所述集电板具有供所述凸部插入的通孔，

相互相对的所述通孔的内壁部与所述凸部的侧壁部焊接在一起，

通过所述内壁部与所述侧壁部的焊接而在所述膜片与所述集电板之间形成有焊接部，

所述凸部形成为在所述侧壁部的相反侧具有朝向所述通孔的内侧的内方侧壁部的肋状，并沿所述通孔的周向延伸。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述凸部的壁厚在与所述凸部相邻的部分的所述膜片的壁厚以下。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述凸部的壁厚比与所述凸部相邻的部分的所述膜片的壁厚厚。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述膜片具备多个所述凸部。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述集电板具备多个所述通孔。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述集电板具有薄壁部，所述薄壁部包围所述焊接部，因所述膜片的变形而断裂。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，

多个所述通孔分别配置在以正多边形的各顶点为中心的位置，

所述薄壁部是通过以所述正多边形的重心为中心的环状槽而形成。

8.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，

所述电池容器包括：扁平方形的电池壳，其容纳扁平的所述卷绕电极组；以及长方形的电池盖，其密封该电池壳，

所述膜片的所述电池盖的长度方向的尺寸比所述膜片的所述电池盖的宽度方向的尺寸大，

所述薄壁部是通过包围多个所述通孔的环状槽而形成，

多个所述通孔设置在沿所述长度方向的所述环状槽的中心线上。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，

所述环状槽为椭圆形，

所述通孔设置在所述环状槽的焦点的位置。

10.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，

所述环状槽具有通过直线状部分来连续所述长度方向的两端的圆弧状部分而成的田径赛道形状，

所述通孔设置在所述圆弧状部分的中心的位置。

11.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述集电板具有：基部，其与所述电池盖相对配置，且设置有所述通孔；以及端子部，其从所述基部延伸而与所述卷绕电极组连接。