CN106688123B - 矩形二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供抑制集电板的发热的矩形二次电池，解决上述课题的本发明的矩形二次电池(100)包括：具有正极金属箔露出部(34b)的正极电极(34)卷绕而成的扁平状的卷绕组件(3)；收纳卷绕组件的电池壳(1)；将电池壳封口的电池盖(6)；设置在电池盖的正极外部端子(14)；和将外部端子与卷绕组件电连接的正极集电板(44)。正极集电板(44)具有：被固定在电池盖的固定部(44a)；焊接于卷绕组件的金属箔露出部的焊接部(44c)；和将固定部与焊接部之间连接的连接部(44b)。集电板(44)的连接部具有：固定部和焊接部的宽度以下的宽部和比固定部或焊接部厚的厚部。

Description

矩形二次电池
技术领域
本发明涉及在电池壳的内部收纳有卷绕组件、由集电板从该卷绕组件取出电力的二次电池，具体而言，涉及将该集电板的结构改良后的矩形二次电池。
背景技术
近年来，作为电动汽车等的动力源，正在进行作为能量密度高的电池的圆筒形和矩形二次电池的开发。其中，作为矩形二次电池中大量采用的技术，存在专利文献1。在该公报中，记载有“提供一种在将接合多个电极组的集电板弯折而将各电池组配置在预先设定的配置位置时，能够防止在各电极组发生位置偏移，能够实现整个电池的小型化的二次电池。”(参照摘要)。该集电板多通过对金属板进行加压处理而制作，厚度一定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-122842号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在矩形二次电池中要求大电流化，单元内部的集电板的发热成为问题。但是，集电板的主流制作方法是用金属板制作，整个集电板的厚度一定。因此，集电板的发热的抑制受到制约。
本发明鉴于上述问题而提出，其主要目的在于，提供能够抑制集电板的发热的矩形二次电池。
用于解决课题的技术方案
解决上述课题的本发明的矩形二次电池包括：具有电极箔的露出部的正极和负极经由隔膜卷绕而成的扁平卷绕组件；收纳卷绕组件的电池壳；将电池壳开口部封口的电池盖；设置于电池盖的外部端子；和在电池壳的内侧将外部端子与卷绕组件电连接的集电板，集电板具有：隔着绝缘体与电池盖相对的固定部；焊接于卷绕组件的焊接部；和连接固定部和焊接部且与电池壳的侧壁相对的连接部，该二次电池中，连接部具有比固定部或焊接部厚的部分。
发明效果
根据本发明，能够抑制集电板的发热。另外，上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式的说明能够明确。
附图说明
图1是矩形二次电池的外观立体图。
图2是图1所示的矩形二次电池的分解立体图。
图3是卷绕组件的分解立体图。
图4是实施例1的盖组装体的分解立体图。
图5是说明实施例1的正极集电板的结构的图。
图6是表示实施例1的集电板的温度分布的图。
图7是说明实施例2的集电板的结构的图。
图8是说明实施例3的集电板的结构的图。
图9是说明电池容器内的实施例3的集电板与卷绕组件的配置状态的图。
图10是说明实施例4的集电板的结构的图。
图11是说明实施例5的集电板的结构的图。
图12是说明实施例1(b)和实施例5(a)的集电板的电流的流向的图。
图13是表示实施例5的集电板的温度分布的图。
图14是说明实施例6的集电板的结构的图。
图15是表示实施例6的集电板的温度分布的图。
图16是说明实施例7的集电板的结构的图。
图17是说明实施例8的集电板的结构的图。
具体实施方式
以下，使用附图对应用本发明的实施例进行说明。另外，在以下的各实施例中，以矩形二次电池为锂离子二次电池的情况为例进行说明，不过并不限定于锂离子二次电池，还能够应用于其它电池。
(实施例1)
图1是矩形二次电池的外观立体图，图2是图1所示的矩形二次电池的分解立体图。
矩形二次电池100是具有扁平状的卷绕组件3的扁平卷绕形的电池，包括构成收纳卷绕组件3的电池容器的电池壳1和电池盖6。电池壳1具有：侧面，其具有面积相对较大的一对相对的宽幅侧面1b和面积相对较小的一对相对的窄幅侧面1c；和矩形的底面1d，在上部具有向上方开放的开口部1a。
在电池壳1内收纳卷绕组件3，电池壳1的开口部1a被电池盖6封闭。电池盖6为大致矩形平板状，以堵塞电池壳1的上方开口部1a的方式被焊接而封闭电池壳1。在电池盖6设置有正极外部端子14和负极外部端子12。经由正极外部端子14和负极外部端子12向卷绕组件3充电，且向外部负载供给电力。在电池盖6一体地设置有排气阀10，当电池容器内的压力上升时，排气阀10打开，气体从内部被排出，电池容器内的压力下降。由此确保矩形二次电池100的安全性。
在电池壳1内，隔着绝缘保护膜2收纳卷绕组件3。
卷绕组件3卷绕成扁平形状，因此具有：截面为半圆形的、彼此相对的一对弯曲部；和在该一对弯曲部之间连续地形成的平面部。卷绕组件3以卷绕轴方向沿着电池壳1的横宽方向的方式从一个弯曲部侧插入电池壳1内，另一个弯曲部侧配置在上部开口侧。
卷绕组件3的正极金属箔露出部34b经由正极集电板44与设置在电池盖6的正极外部端子14电连接。此外，卷绕组件3的负极金属箔露出部32b经由负极集电板24与设置在电池盖6的负极外部端子12电连接。由此，经由正极集电板44和负极集电板24从卷绕组件3向外部负载供给电力，经由正极集电板44和负极集电板24向卷绕组件3供给外部发电电力而对其充电。
为了将正极集电板44和负极集电板24、以及正极外部端子14和负极外部端子12分别与电池盖6电绝缘，在电池盖6设置有衬垫5和绝缘板7。此外，在从注液口9向电池壳1内注入电解液后，通过激光焊接将注液栓11与电池盖6接合而将注液口9封闭，将矩形二次电池100密封。
此处，作为正极外部端子14和正极集电板44的形成材料，例如能够列举铝合金，作为负极外部端子12和负极集电板24的形成材料，例如能够列举铜合金。此外，作为绝缘板7和衬垫5的形成材料，例如能够列举聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚、全氟烷氧基氟树脂等具有绝缘性的树脂材料。
此外，在电池盖6贯穿设置有用于向电池容器内注入电解液的注液口9，该注液口9在将电解液注入至电池容器内之后被注液栓11封闭。此处，作为被注入电池容器内的电解液，例如能够应用在碳酸二乙酯等碳酸酯类的有机溶剂中溶解有六氟磷酸锂(LiPF6)等锂盐而得到的非水电解液。
正极外部端子14、负极外部端子12具有与母线等焊接接合的焊接接合部。焊接接合部具有从电池盖6向上方突出的长方体的块状，具有下表面与电池盖6的表面相对、上表面在规定高度位置与电池盖6平行的结构。
正极连接部14a和负极连接部12a具有从正极外部端子14和负极外部端子12的下表面分别突出、前端能够插入电池盖6的正极侧贯通孔46和负极侧贯通孔26的圆柱形状。正极连接部14a和负极连接部12a贯通电池盖6，与正极集电板44和负极集电板24的固定部44a和固定部24a相比向电池壳1的内部侧突出，前端被铆接，正极外部端子14和负极外部端子12与正极集电板44和负极集电板24一体地固定于电池盖6。在正极外部端子14以及负极外部端子12与电池盖6之间介入设置有衬垫5，在正极集电板44以及负极集电板24与电池盖6之间介入设置有绝缘板7。
正极集电板44和负极集电板24具有：与电池盖6的下表面相对地配置的矩形板状的固定部44a和固定部24a；以及在固定部44a和固定部24a的侧端弯折，沿电池壳1的宽幅侧面1b向底面1d侧延伸，以与卷绕组件3的正极金属箔露出部34b和负极金属箔露出部32b相对地重合的状态被连接的焊接部44c和焊接部24c。在固定部44a和固定部24a，分别形成有被正极连接部14a和负极连接部12a插通于其中的正极侧开口孔43和负极侧开口孔23。
在卷绕组件3的周围，卷绕有绝缘保护膜2。绝缘保护膜2在沿着卷绕组件3的扁平面的方向且以与卷绕组件3的卷绕轴方向正交的方向为中心轴方向地卷绕于卷绕组件3。绝缘保护膜2例如包括PP(聚丙烯)等合成树脂制的一个片材或多个薄膜部件，在与卷绕组件3的扁平面平行的方向且以与卷绕轴方向正交的方向为卷绕安装中心地卷绕时，具有能够至少卷绕1周以上而将整体完全覆盖的大小。
图3是表示将卷绕组件的一部分展开的状态的分解立体图。
卷绕组件3通过将负极电极32和正极电极34夹在其间、隔着隔膜33、35卷绕成扁平状而构成。卷绕组件3的最外周的电极为负极电极32，在其外侧卷绕隔膜33、35。隔膜33、35具有将正极电极34与负极电极32之间绝缘的作用。
负极电极32的涂敷有负极混合剂层32a的部分与正极电极34的涂敷有正极混合剂层34a的部分相比在宽度方向上较大，以涂敷有正极混合剂层34a的部分必然被涂敷有负极混合剂层32a的部分夹着的方式重合。正极金属箔露出部34b和负极金属箔露出部32b在平面部分被捆束而通过焊接等被连接。另外，隔膜33、35在宽度方向上比涂敷有负极混合剂层32a的部分宽，但在正极金属箔露出部34b和负极金属箔露出部32b卷绕在端部的金属箔面露出的位置，因此在捆束焊接时不存在阻碍。
正极电极34在作为正极集电体的正极金属箔的两面具有涂敷含有正极活性物质的正极混合剂而形成的正极混合剂层34a，在正极金属箔的宽度方向一侧的端部，设置有没有涂敷正极混合剂的正极金属箔露出部34b。负极电极32在作为负极集电体的负极电极箔的两面具有涂敷含有负极活性物质的负极混合剂而形成的负极混合剂层32a，在负极金属箔的宽度方向另一侧的端部，设置有没有涂敷负极混合剂的负极金属箔露出部32b。正极金属箔露出部34b和负极金属箔露出部32b是电极箔的金属面露出的区域，卷绕组件3以在卷绕轴方向的一侧和另一侧的位置配置正极金属箔露出部34b和负极金属箔露出部32b的方式卷绕。
关于负极电极32，相对于作为负极活性物质的非晶碳粉末100重量部，作为粘合剂添加10重量部的聚偏氟乙烯(以下，称为PVDF。)，在其中作为分散溶剂添加N-甲基吡咯烷酮(以下，称为NMP。)，制作混炼后的负极混合剂。在厚度10μm的铜箔(负极金属箔)的两面留出作为焊接部分的负极非涂敷部地涂敷该负极混合剂。之后，经过干燥、加压、切断步骤，获得不含铜箔的负极活性物质涂敷部的厚度为70μm的负极电极32。
另外，在本实施方式中，例示了在负极活性物质使用非晶碳的情况，不过并不限定于此，也可以为能够将锂离子插入、脱离的天然石墨、各种人造石墨材料、焦炭等碳材料、Si、Sn等的化合物(例如，SiO、TiSi2等)或其复合材料，就其颗粒形状而言，可以为鳞片状、球状、纤维状、块状等，没有特别限制。
关于正极电极34，相对于作为正极活性物质的锰酸锂(化学式LiMn2O4)100重量部，作为导电材料添加10重量部的鳞片状石墨，作为粘合剂添加10重量部的PVDF，在其中作为分散溶剂添加NMP，制作混炼后的正极混合剂。在厚度20μm的铝箔(正极金属箔)的两面留出作为焊接部分的正极非塗敷部地涂敷该正极混合剂。之后，经过干燥、加压、切断步骤，获得不含铝箔的正极活性物质涂敷部厚度为90μm的正极电极34。
此外，在本实施例中，例示了在正极活性物质中使用锰酸锂的情况，也可以使用具有尖晶石晶体结构的其它锰酸锂、以金属元素替换一部分或掺杂后的锂锰复合氧化物、具有层状晶体结构的钴酸锂、钛酸锂、以金属元素替换它们的一部分或掺杂后的锂-金属复合氧化物。
此外，在本实施例中，作为正极电极、负极电极的涂敷部的粘合材料，例示了使用PVDF的情况，但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、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚硫橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种胶乳、丙烯腈、氟乙烯、偏氟乙烯、氟丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸类树脂等聚合物和它们的混合体等。此外，作为轴芯，例如能够使用卷绕与正极金属箔、负极金属箔、隔膜33、35相比弯曲刚度均较高的树脂片而构成的轴芯。卷绕组件3也可以为无轴芯的结构。
图4是实施例1的盖组装体的分解立体图，图5是说明实施例1的正极集电板的结构的图。图5(a)是示意地表示正极集电板的立体图，图5(b)是图5(a)的b方向向视图，图5(c)是图5(a)的c方向向视图。
如图4所示，盖组装体具有：电池盖6；设置于电池盖6的正极外部端子14和负极外部端子12；利用正极外部端子14一体地铆接固定于电池盖6的正极集电板44；和利用负极外部端子12一体地铆接固定于电池盖6的负极集电板24。正极集电板44具有固定部44a、连接部44b和焊接部44c，负极集电板24具有固定部24a、连接部24b和焊接部24c。另外，实际上在固定部44a、24a设置有正极侧开口孔43和负极侧开口孔23，不过省略图示。
固定部44a、24a与电池盖6相对地被固定。焊接部44c、24c被焊接于卷绕组件3。连接部44b、24b将固定部44a、24a与焊接部44c、24c之间连接且与电池壳1的侧壁相对。
正极集电板44和负极集电板24中，连接部44b、24b的宽度w2、w5为焊接部44c、24c的宽度w3、w6和固定部44a、24a的宽度w1、w4以下。在本实施例中，固定部44a、24a的宽度w1、w4最大，连接部44b、24b的宽度w2、w5与焊接部44c、24c的宽度w3、w6具有相同的宽度。正极集电板44的连接部44b具有：为固定部44a和焊接部44c的宽度以下的宽度部分(宽部)；和比固定部44a或焊接部44c厚的厚度部分(厚部)。
负极集电板24在全部的固定部24a、连接部24b和焊接部24c具有一定的板厚t4，与此不同，作为本发明的特征性结构的正极集电板44中，连接部44b的板厚t2比固定部44a和焊接部44c的板厚t1、t3厚。
正极集电板44通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作得到。正极集电板44例如通过对铝或铝合金进行铸造而制作。负极集电板24也可以与正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作得到，此外，还可以通过将一定厚度的板材折弯而制作。
正极集电板44在通过铸造制作时，为了能够容易地将焊接部44c焊接于卷绕组件3的正极金属箔露出部34b，在焊接部44c的表面实施研磨加工。
正极集电板44具有在固定部44a的厚度t1、连接部44b的厚度t2、焊接部44c的厚度t3的关系中满足t2＞t1或t2＞t3中的任一关系的部分。在本实施例中，如图5所示，连接部44b的厚度t2最厚，固定部44a与焊接部44c的厚度t1、t3具有相同的厚度。
如上所述，正极集电板44中，连接部44b的宽度w2为固定部44a的宽度w1和焊接部44c的宽度w3以下，连接部44b的厚度t2比固定部44a的厚度t1和焊接部44c的厚度t3厚，其截面积是，连接部44b的截面积S2最大，接着依次为固定部44a的截面积S1和焊接部44c的截面积S3。
正极集电板44的固定部44a与正极外部端子14连接，能够向正极外部端子14直接传递热而散热，散热性良好。焊接部44c与热容量大的卷绕组件3连接，能够向卷绕组件3直接传递热而散热，温度不易上升。与此不同，连接部44b不能直接传递热，在正极集电板44中容易成为温度最高的部件。因此，抑制连接部44b的发热最有效果。
在本实施例中，使连接部44b的厚度t2比固定部44a的厚度t1和焊接部44c的厚度t3厚。因此，与固定部44a和焊接部44c相比能够使连接部44b的电阻值较低，能够抑制连接部44b的发热。
如果整个连接部44b都厚，则抑制发热的效果最大，不过即使仅一部分较厚也能够在该部分获得抑制发热的效果。例如，在固定部44a的厚度和连接部44b的厚度各自并不保持一定而分别具有厚度大的部分和厚度小的部分时，固定部44a的最大厚度t1max与连接部44b的最大厚度t2max具有t2max＞t1max的关系，固定部44a的最小厚度t1min与连接部44b的最小厚度t2min具有t2min≥t1min的关系。与整个连接部44b与固定部44a具有t2＞t1的厚度关系的情况相比，抑制发热的效果小，但是能够减轻重量，降低材料费。
此外，焊接部44c的最大厚度t3max与连接部44b的最大厚度t2max具有t2max＞t3max的关系，焊接部44c的最小厚度t3min与连接部44b的最小厚度t2min具有t2min≥t3min的关系。相比于整个连接部44b与焊接部44c具有t2＞t3的厚度关系的情况相比，抑制发热的效果小，但是能够减轻重量，降低材料费。
另外，在本实施例中，对正极集电板44的连接部44b比固定部44a和焊接部44c厚的情况(t2＞t1或t2＞t3)进行了说明，也可以代替正极集电板44，而是负极集电板24的连接部24b比固定部24a和焊接部24c厚，此外，还可以是在正极集电板44和负极集电板24这两者中连接部44b、24b均较厚的结构。此外，在上述的实施例中，对连接部44b的截面形状为矩形的情况进行了说明，例如也可以为圆形、椭圆形和多边形。
图6是表示实施例1的集电板的温度分布的图，是刻度1℃的等温线图。图6和下述的表1表示向正极集电板44流入电流500A时的焦耳热的模拟结果。固定部44a和焊接部44c为容易使热向外部逸出的设定。
[表1]
t2(mm) W2(mm) S2/S1 maxT meanT max-mean
现有制品 2 15 0.75 113.1 103.1 10
实施例1 4 15 1.5 88.2 84.0 4.2
maxT：集电板的最大温度(℃)
meanT：整个集电板的平均温度(℃)
max-mean：最大温度与平均温度的差
S1＝40(mm2)
固定部44a的尺寸为：厚度t1＝2.0mm，宽度W1＝20mm，截面积S1＝40mm2。现有制品设定成连接部的厚度t2＝2.0mm、宽度W2＝15mm、截面积S2＝30mm2的尺寸，实施例1设定成厚度t2＝4.0mm、宽度W2＝15mm、截面积S2＝60mm2的尺寸。即，现有制品的固定部、连接部、焊接部的厚度相互一致，与此相对，实施例1的集电板的连接部44b的厚度为固定部44a和焊接部44c的厚度的2倍。
根据现有制品的模拟结果可知，通电时的最大发热部位为连接部，其最大温度为113.1℃，与平均温度的差为10℃。另一方面，根据实施例1的模拟结果可知，通电时的最大发热部位为连接部44b，最大温度为88.2℃，与平均温度的差为4.2℃。
可知实施例1通过使连接部44b的厚度比固定部44a厚，使得截面积变大而电阻变小，由此与现有制品相比能够抑制通电时的最大发热温度与平均温度的差。
(实施例2)
接着，使用图7对实施例2进行说明。
图7是说明实施例2的集电板的结构的图。另外，对与上述的实施例1相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于采用如下结构：相对于实施例1的结构，使正极集电板144的焊接部的厚度也增厚，不仅能够获得实施例1的作用效果而且还能够抑制焊接部的发热。
正极集电板144与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板144具有在固定部44a的厚度t1、连接部44b的厚度t2、焊接部144c的厚度t3的关系中成为t2＞t1且t3＞t1的关系的部分。即，焊接部144c具有比固定部44a厚的厚部。在本实施例中，使连接部44b的厚度t2与焊接部144c的厚度t3为相同厚度且比固定部44a的厚度t1厚。由此，连接部44b和焊接部144c的电阻值降低，能够抑制连接部44b和焊接部144c的发热。
在本实施例中，因为使连接部44b的厚度t2和焊接部144c的厚度t3比固定部44a的厚度t1厚，所以与固定部44a相比能够降低连接部44b和接部144c的电阻值，能够抑制连接部44b的发热。
此外，因为焊接部144c较厚，所以在焊接于卷绕组件3的正极金属箔露出部34b时，在激光焊接中能够增加熔入量，在超声波焊接中由砧座和磨石夹着时容易施力，能够将正极金属箔露出部34b的重叠个数增多。
(实施例3)
接着，使用图8和图9对实施例3进行说明。
图8是说明实施例3的集电板的结构的图，图9是说明矩形二次电池的电池容器内的集电板与卷绕组件的配置状态的图。图9(a)是从正面表示矩形二次电池的一部分的图，图9(b)是图9(a)的b-b截面图，图9(c)是图9(a)的c-c截面图。另外，对与上述各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于，使正极集电板244的连接部244b的厚度比固定部44a和焊接部44c厚，并且使连接部244b的宽度比固定部44a和焊接部44c窄。
正极集电板244与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板244特别如图8(c)所示那样使得连接部244b的宽度W2比焊接部44c的宽度W3窄。而且，如图8(b)所示，连接部244b的厚度t2比固定部44a的厚度t1和焊接部44c的厚度t3厚。如图8(c)所示，连接部244b以偏倚固定部44a的长边方向一侧的方式使宽度变窄。在本实施例中，固定部44a、连接部244b、焊接部44c中连接部244b的厚度t2最厚，连接部244b的宽度W2最小。
正极集电板244中，连接部244b的与电流路径正交的方向的截面积的最小部比固定部44a和焊接部44c的与电流路径正交的方向的截面积的各自的最小部中的至少一个最小部大。更详细而言，正极集电板244具有在固定部44a的与电流路径正交的方向的最小截面积S1和宽度W1、连接部244b的与电流路径正交的方向的最小截面积S2和宽度W2、以及焊接部44c的与电流路径正交的方向的最小截面积S3和宽度W3的关系中成为S2＞S1且W2＜W1、或S2＞S3且W2＜W3的关系的部分。
正极集电板244的连接部244b的宽度窄，因此，在作为矩形二次电池100组装时，如图9(b)所示那样，与之相应地在电池壳1的内部形成空间，能够将与卷绕组件3的正极金属箔露出部34b干涉的位置配置在靠卷绕组件3的卷绕轴方向外侧的位置。因此，能够使卷绕组件3的正极金属箔露出部34b的宽度更短，能够使正极混合剂层34a和负极混合剂层32a的宽度更宽。
此外，正极集电板244在固定部44a、连接部244b、焊接部44c中连接部244b的厚度t2最厚。因此，不仅具有能够使连接部244b的电阻降低而抑制发热的与实施例1相同的作用效果，而且能够获得能够利用由于连接部244b的宽度w2变窄而产生的电池壳内部的空间使矩形二次电池100的容量增加的作用效果。
(实施例4)
接着，使用图10对实施例4进行说明。
图10是说明实施例4的集电板的结构的图。另外，对与上述的各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于，对于实施例3的结构，使正极集电板344的焊接部344c的厚度也较厚。
正极集电板344与实施例3的正极集电板244一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板344具有在固定部44a的厚度t1、连接部344b的厚度t2、焊接部344c的厚度t3的关系中成为t2＞t1且t3＞t1的关系的部分。
正极集电板344中，焊接部344c的与电流路径正交的方向的截面积的最小部比与固定部44a的电流路径正交的方向的截面积的最小部大。更详细而言，正极集电板344具有在固定部44a的与电流路径正交的方向的最小截面积S1和宽度W1、连接部344b的与电流路径正交的方向的最小截面积S2和宽度W2、焊接部344c的与电流路径正交的方向的最小截面积S3和宽度W3的关系中成为S2＞S1且W2＜W1且S3＞S1且W3＜W1的关系。
在本实施例中，因为使连接部344b的厚度t2和焊接部344c的厚度t3比固定部44a的厚度t1厚，所以连接部344b和焊接部344c的电阻值下降，连接部344b和焊接部344c的发热被抑制。因而，不仅能够获得使矩形二次电池100的容量增加的实施例3的作用效果，而且具有与固定部44a相比能够降低连接部344b和焊接部344c的电阻值、能够抑制连接部344b的发热的作用效果。
此外，因为焊接部344c厚，所以在焊接于卷绕组件3的正极金属箔露出部34b时，在激光焊接中能够增加熔入量，在超声波焊接中由砧座和磨石夹着时容易施力，能够将正极金属箔露出部34b的重叠个数增多。
(实施例5)
接着，使用图11至图13对实施例5进行说明。
图11是说明实施例5的集电板的结构的图，图12(a)是图11(c)的d-d截面图，图12(b)是实施例1的对应图，图13是表示实施例5的集电板的温度分布的图，是刻度1℃的等温线图。另外，对与上述的各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于，采用如图11(b)所示那样使连接部44b的与固定部44a的连接部分的厚度比靠焊接部44c的部分的厚度厚的结构。
正极集电板444与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板444对于实施例1的结构，在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有连接部44b的厚度t2逐渐增大的R部444d。R部444d以随着与固定部44a接近而厚度t2逐渐增大、与固定部44a的表面平滑相连的方式形成。
在实施例1中，如图12(b)所示，连接部44b的与固定部44a的连接部分形成为大致直角。因为固定部44a和连接部44b截面积不同，所以分别在固定部44a和连接部44b流动的电流密度也不同。因此，例如在从固定部44a向连接部44b流动大电流时，存在在角部产生电流集中而角部发热的问题。与此不同，在本实施例中，如图12(a)所示，在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有R部444d，因此固定部44a与连接部44b的连接部分的电流集中被缓和，连接部分的发热得到抑制。
因此，不仅能够获得能够使连接部44b的电阻下降而抑制发热的与实施例1相同的作用效果，而且能够获得能够更有效地抑制固定部44a与连接部44b的连接部分的发热的作用效果。
图13和表2表示向正极集电板444流入电流500A时的焦耳热的模拟结果。
[表2]
r1(mm) maxT meanT max-mean
实施例1 0 88.2 84.0 4.2
实施例5 6 86.0 82.2 3.8
实施例5将R部444d的曲率半径r1设定为6mm的尺寸。即，现有制品没有设置R部，与此不同，实施例5的正极集电板444在连接部44b的与固定部44a的连接部分具有连接部44b的厚度t2逐渐变厚、与固定部44a的表面平滑相连的R部444d。
根据实施例1的模拟结果，通电时的最大发热部位为连接部44b，其最大温度为88.2℃，与平均温度的差为4.2℃。另一方面，根据实施例5的模拟结果，通电时的最大发热部位是连接部44b，最大温度为86.0℃，与平均温度的差为3.8℃。
根据实施例5可知，通过在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置R部444d来缓和连接部分的电流集中，与实施例1相比能够更加抑制通电时的最大发热温度与平均温度的差。
(实施例6)
接着，使用图14和图15对实施例6进行说明。
图14是说明实施例6的集电板的结构的图，图15是表示实施例6的集电板的温度分布的图，是刻度1℃的等温线图。另外，对与上述的各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于，采用图14(c)所示那样使连接部44b的与固定部44a的连接部分的宽度比靠焊接部44c的部分的宽度大的结构。
正极集电板544与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板544对于实施例1的结构，在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有连接部44b的宽度W2逐渐增大的R部544e。R部544e以随着与固定部44a接近而宽度W2逐渐增大，与固定部44a的表面平滑相连的方式形成。
在本实施例中，因为在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有R部544e，所以固定部44a与连接部44b的连接部分的电流集中被缓和，连接部分的发热得到抑制。此外，由于使连接部分的宽度较宽，所以能够不与卷绕组件3干涉地使截面积加宽。
因此，不仅能够获得能够使连接部44b的电阻下降而抑制发热的与实施例1相同的作用效果，而且能够获得能够更有效地抑制固定部44a与连接部44b的连接部分的发热，不对卷绕组件的容积产生影响的作用效果。
图15和表3表示向正极集电板544流入电流500A时的焦耳热的模拟结果。
[表3]
r1(mm) maxT meanT max-mean
实施例1 0 88.2 84.0 4.2
实施例6 6 86.1 82.1 4.0
实施例6将R部544e的曲率半径r2设定为6mm的尺寸。即，现有制品没有设置R部，与此不同，实施例6的正极集电板544在连接部44b的与固定部44a的连接部分具有连接部44b的宽度W2逐渐变大，与固定部44a的表面平滑相连的R部544e。
根据实施例1的模拟结果可知，通电时的最大发热部位为连接部44b，其最大温度为88.2℃，与平均温度的差为4.2℃。另一方面，根据实施例6的模拟结果，通电时的最大发热部位为连接部44b，最大温度为86.1℃，与平均温度的差为4.0℃。
根据实施例6可知，通过在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置R部544e来缓和连接部分的电流集中，与实施例1相比能够更加抑制通电时的最大发热温度与平均温度的差。
(实施例7)
接着，使用图16对实施例7进行说明。
图16是说明实施例7的集电板的结构的图。另外，对与上述的各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于，采用图16(b)所示那样使连接部44b的与固定部44a的连接部分的厚度比靠焊接部44c的部分的厚度厚的结构，而且，采用图16(c)所示那样使连接部44b的与固定部44a的连接部分的宽度比靠焊接部44c的部分的宽度大的结构。
正极集电板644与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板644对于实施例1的结构，在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有连接部44b的厚度t2逐渐增大的R部644d和连接部44b的宽度W2逐渐增大的R部644e。R部644d以随着与固定部44a接近而厚度t2逐渐增大，与固定部44a的表面平滑相连的方式形成。R部644e以随着与固定部44a接近而宽度W2逐渐增大，与固定部44a的表面平滑相连的方式形成。
在本实施例中，如图16(b)、(c)所示，在连接部44b的与固定部44a的连接部分设置有R部644d、644e，因此，固定部44a与连接部44b的连接部分的电流集中被缓和，连接部分的发热得到抑制。此外，由于使连接部分的宽度较宽，所以能够不与卷绕组件3干涉地将截面积加宽。因此，不仅能够获得能够使连接部44b的电阻下降而抑制发热的与实施例1相同的作用效果，而且能够获得能够更有效地抑制固定部44a与连接部44b的连接部分的发热，不对卷绕组件的容积产生影响的作用效果。
(实施例8)
接着，使用图17对实施例8进行说明。
图17是说明实施例8的集电板的结构的图。另外，对与上述的各实施例相同的构成要素标注相同的附图标记而省略其详细的说明。
本实施例的特征在于采用下述结构：对于实施例1的结构，使正极集电板744的固定部的厚度也变厚，不仅能够获得实施例1的作用效果而且还能够抑制固定部的发热。
正极集电板744与实施例1的正极集电板44一样通过铸造、锻造或将它们组合的方法制作。正极集电板744具有在固定部744a的厚度t1、连接部44b的厚度t2、焊接部44c的厚度t3的关系中成为t2＞t3且t1＞t3的关系的部分。因此，连接部44b和固定部744a的电阻值降低，能够抑制固定部744a和连接部44b的发热。
在本实施例中，因为使固定部744a的厚度t1和连接部44b的厚度t2比焊接部44c的厚度t3厚，所以与焊接部44c相比能够将固定部744a和连接部44b的电阻值降低，能够抑制连接部44b的发热。此外，因为固定部744a厚，所以刚度高，在通过铆接固定而固定于电池盖6时能够更牢固地进行固定。
另外，在上述的各实施例中，对将本发明的结构应用于正极电极的情况进行了说明，也可以代替正极电极而应用于负极电极，此外，还能够应用于正极电极和负极电极这两者。
以上对本发明的实施方式进行了详细说明，不过本发明并不限定于上述的实施方式，而能够在不脱离权利要求的范围记载的本发明的主旨的范围内进行各种设计变更。例如，上述的实施例为了将本发明说明得容易理解而进行了详细的说明，但是并不限定于必须包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施例的结构的一部分替换成另一个实施例的结构，此外，还能够在一个实施例的结构中加入另一个实施例的结构。进一步，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的添加、删除、替换。
附图标记的说明
1 电池壳
3 卷绕组件
6 电池盖
12 负极外部端子
14 正极外部端子
24 负极集电板
32 负极电极
32a 负极混合剂层
32b 负极金属箔露出部
33 隔膜
34 正极电极
34a 正极混合剂层
34b 正极金属箔露出部
35 隔膜
44 正极集电板
100 矩形二次电池。

Claims (5)

1.一种矩形二次电池，其特征在于：
包括：具有金属箔露出部的电极卷绕而成的扁平状的卷绕组件；收纳该卷绕组件的电池壳；将该电池壳封口的电池盖；设置在该电池盖的外部端子；和将该外部端子与该卷绕组件电连接的集电板，所述集电板具有：固定于电池盖的固定部；焊接于所述卷绕组件的金属箔露出部的焊接部；和将所述固定部与所述焊接部连接的连接部，
该矩形二次电池中，
所述连接部与所述固定部和所述焊接部相比，与电流路径正交的截面的长边方向的宽度小，并且所述连接部具有比所述固定部或所述焊接部厚的厚部，
所述焊接部具有比所述固定部厚的厚部，
所述连接部的与电流路径正交的方向的截面积的最小部大于所述固定部和所述焊接部的与电流路径正交的方向的截面积的各自的最小部中的至少一个最小部。
2.如权利要求1所述的矩形二次电池，其特征在于：
所述焊接部的与电流路径正交的的方向的截面积的最小部大于所述固定部的与电流路径正交的方向的截面积的最小部。
3.如权利要求1所述的矩形二次电池，其特征在于：
所述集电板中，所述连接部的与所述固定部的连接部分的厚度大于靠所述焊接部的部分的厚度。
4.如权利要求1所述的矩形二次电池，其特征在于：
所述集电板中，所述连接部的与所述固定部的连接部分的宽度大于靠所述焊接部的部分的宽度。
5.如权利要求1所述的矩形二次电池，其特征在于：
所述集电板用于正极。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6837796B2 (ja) * 2016-09-30 2021-03-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP6789749B2 (ja) * 2016-09-30 2020-11-25 三洋電機株式会社 角形二次電池
KR20190031174A (ko) * 2017-09-15 2019-03-25 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2020017096A1 (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
CN115836438A (zh) * 2021-01-29 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电设备、电池单体的制造方法及设备
CN116325339A (zh) * 2021-07-30 2023-06-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电装置及电池单体的制造方法和设备
EP4318784A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-07 Northvolt AB Current collector for a battery cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738428A (zh) * 2011-03-29 2012-10-17 Sb锂摩托有限公司 二次电池
WO2013168260A1 (ja) * 2012-05-10 2013-11-14 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池
JP2014082072A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Gs Yuasa Corp 蓄電素子、電源モジュール、蓄電素子の製造方法
CN104300096A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 三星Sdi株式会社 可再充电电池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100627374B1 (ko) * 2005-07-29 2006-09-22 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP4491747B2 (ja) * 2007-07-23 2010-06-30 トヨタ自動車株式会社 電池
KR101050995B1 (ko) * 2009-03-03 2011-07-21 주식회사 네스캡 전기에너지 저장장치
KR101130294B1 (ko) * 2010-03-30 2012-08-23 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
JP5663415B2 (ja) 2011-06-24 2015-02-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
JP2013122842A (ja) 2011-12-09 2013-06-20 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池
JP5821674B2 (ja) * 2012-02-08 2015-11-24 株式会社豊田自動織機 接続構造、蓄電装置、及び車両
JP5951402B2 (ja) * 2012-08-09 2016-07-13 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
US20150236328A1 (en) 2012-08-28 2015-08-20 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Secondary battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738428A (zh) * 2011-03-29 2012-10-17 Sb锂摩托有限公司 二次电池
WO2013168260A1 (ja) * 2012-05-10 2013-11-14 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池
JP2014082072A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Gs Yuasa Corp 蓄電素子、電源モジュール、蓄電素子の製造方法
CN104300096A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 三星Sdi株式会社 可再充电电池

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