CN107452963B - 蓄电元件、蓄电装置以及蓄电元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本实施方式的目的在于，提供一种其他构件在电极体和集电体被接合的接合部位的表面不易抵接的蓄电元件、具备该蓄电元件的蓄电装置、以及所述蓄电元件的制造方法。在本实施方式中，其特征在于，具备层叠有电极的电极体、和以与被层叠的电极重叠的状态与该电极接合的集电体，形成有从电极和集电体的第一接合部的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着电极和集电体的层叠方向突出且包围第一接合部的壁面。

Description

蓄电元件、蓄电装置以及蓄电元件的制造方法
技术领域
本发明涉及电极体和集电体已被接合的蓄电元件、具备所述蓄电元件的蓄电装置、以及所述蓄电元件的制造方法。
背景技术
以往，已知如图19所示具备卷绕电极体801、正极集电端子802以及负极集电端子803的锂离子二次电池800(参照专利文献1)。
具体而言，锂离子二次电池800具备：卷绕电极体801、与卷绕电极体801连接的正极集电端子802以及负极集电端子803、容纳卷绕电极体801的电池壳体804、和沿着电池壳体804的内面配置的绝缘膜805。卷绕电极体801是隔着隔离件806且将具有正极活性物质层807的正极片808和具有负极活性物质层809的负极片810重叠并进行了卷绕的电极体。正极集电端子802是由铝或者铝合金形成的构件。该正极集电端子802的前端部被焊接至卷绕电极体801的正极活性物质层非形成部分811(正极片808中的正极活性物质层807的未涂敷部(铝箔等金属箔露出的部位)被卷绕的部位)的中央部。此外，负极集电端子803是由铜或者铜合金形成的构件。该负极集电端子803的前端部被焊接至卷绕电极体801的负极活性物质层非形成部分812(负极片810中的负极活性物质层809的未涂敷部(铜箔等金属箔露出的部位)被卷绕的部位)的中央部。
在该锂离子二次电池800中，通过焊接来进行卷绕电极体801和集电端子(正极集电端子802、负极集电端子803)的接合，因此有时会在焊接部位(接合部位)的表面附着有通过焊接等而产生的金属粉等(卷绕电极体801和集电端子802、803的接合所引起的微细金属粉等)。此时，若由于锂离子二次电池800的使用而绝缘膜805等的位于与所述焊接部位对置的位置处的构件等抵接至所述焊接部位，则有时所述金属粉等会离开焊接部位的表面而向其他部位移动。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-41589号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此，本实施方式的目的在于，提供一种其他构件在电极体和集电体被接合的接合部位的表面不易抵接的蓄电元件、具备该蓄电元件的蓄电装置、以及所述蓄电元件的制造方法。
用于解决课题的手段
本实施方式的蓄电元件具备：
电极体，层叠有电极；和
集电体，以与被层叠的所述电极重叠的状态与该电极接合，
所述电极和所述集电体中的至少一者具有：壁面，该壁面从该电极和该集电体的被进行了焊接或者超声波接合的第一接合部的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着该电极和该集电体的层叠方向突出，并且包围所述第一接合部，
在所述层叠方向上的所述第一接合部的两侧分别设有所述壁面。
根据该构成，在第一接合部的两侧设置有从第一接合部的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着层叠方向突出且包围第一接合部的壁面，因此，通过该壁面(详细而言为包括该壁面的部位)，在电极和集电体的接合部位(详细而言为第一接合部)的表面，其他构件(与接合部位对置的构件等)变得不易抵接。
在所述蓄电元件中也可以是：
所述电极和所述集电体在包括所述第一接合部的区域具有第二接合部，该第二接合部对所述电极和所述集电体进行接合，并且所述层叠方向的一方为凸部且另一方成为凹部，
所述第一接合部从所述凸部的前端面连续至所述凹部的底面，
所述凸部的前端面包括包围所述第一接合部的环状凸部，
该环状凸部的内周面为所述层叠方向的一侧的所述壁面，
所述凹部的内周面为所述层叠方向的另一侧的所述壁面。
如此，第一接合部和第二接合部重叠形成，从而该部位处的电极和集电体的接合变得更牢固。
在所述壁面，也可以是所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
此外，在所述环状凸部，也可以是所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
此外，本实施方式的蓄电装置具备至少一个上述任一蓄电元件。
根据该构成，在至少一个蓄电元件中，在第一接合部的两侧设置有从第一接合部的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着层叠方向突出且包围第一接合部的壁面，因此，通过该壁面(详细而言为包括该壁面的部位)，在电极和集电体的接合部(详细而言为第一接合部)的表面，其他构件(与接合部位对置的构件等)变得不易抵接。
此外，本实施方式的蓄电元件的制造方法，包括如下步骤：
在使集电体、和电极体所具有的被层叠的电极重叠的状态下，通过机械打弯来接合该集电体和该电极；和
对通过所述机械打弯而形成的所述集电体和所述电极的接合部进行焊接或者超声波接合，
所述接合部包括：壁面，该壁面从所述集电体和所述电极被进行所述焊接或者所述超声波接合的接合区域的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着该集电体和该电极的层叠方向突出，并且包围所述接合区域，而且分别形成在所述层叠方向上的所述接合区域的两侧。
根据该构成，在接合区域的两侧形成从接合区域的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着层叠方向突出且包围接合区域的壁面，因此在制造出的蓄电元件中，通过该壁面(详细而言为包括壁面的部位)，在接合区域的表面，其他构件(与接合部位对置的构件等)变得不易抵接。
而且，即便在焊接或者超声波接合时金属粉等(接合所引起的微细金属粉等)想要从焊接处的表面或者超声波接合处的表面飞散，由于通过机械打弯而形成的壁面，所述飞散也会被抑制，由此能够防止由于所述飞散而所述金属粉等附着于其他构件等。
此外，由于机械打弯后的部位进一步被焊接或者超声波接合，因此电极彼此以及电极和集电体更牢固地接合，由此能够更可靠地抑制电极和集电体的接合处的电阻的上升、所述接合处的剥离等。
在所述蓄电元件的制造方法中也可以是：
所述接合部具有所述层叠方向的一方为凸部且另一方成为凹部的形状，在所述凸部的前端面包括所述接合区域和包围该接合区域的环状凸部，并且在所述凹部的底面包括所述接合区域，
所述环状凸部的内周面为所述层叠方向的一侧的所述壁面，
所述凹部的内周面为所述层叠方向的另一侧的所述壁面，
以第一夹具与所述凸部的前端面相接且第二夹具与所述凹部的底面相接的方式，由该第一夹具和该第二夹具夹住所述接合部，由此来进行所述焊接或者所述超声波接合，
所述第一夹具和所述前端面的接触面积等于或者小于所述第二夹具和所述底面的接触面积。
根据该构成，第一夹具的前端面的大小等于或者小于插入凹部内而与底面接触的第二夹具的前端面，因此在焊接或者超声波接合之际由第一夹具和第二夹具夹住接合部时，环状凸部(一侧的壁面)不会被第一夹具压扁。
在所述制造方法中，也可以是在所述壁面所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
此外，在所述制造方法中，也可以是在所述环状凸部所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
发明效果
如以上，根据本实施方式，能够提供一种其他构件在电极体和集电体被接合的接合部位的表面不易抵接的蓄电元件、具备该蓄电元件的蓄电装置、以及所述蓄电元件的制造方法。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的蓄电元件的立体图。
图2是图1的II-II位置的剖视图。
图3是所述蓄电元件的分解立体图。
图4是用于说明所述蓄电元件的电极体、电极以及隔离件的图。
图5是所述蓄电元件的集电体的X轴方向观察的图。
图6是所述集电体的Y轴方向观察的图。
图7是所述蓄电元件的夹紧构件的立体图。
图8是图7的VIII-VIII位置的剖视图。
图9是在盖板组装了外部端子、电极体、集电体等的状态的立体图。
图10是电极和集电体被接合的接合构造部的剖视图。
图11是表示蓄电元件的制造方法的流程图。
图12是用于说明基于机械打弯的电极体和集电体的接合的图，是被接合部位压入冲模的凹部之前的图。
图13是用于说明基于机械打弯的电极体和集电体的接合的图，是被接合部位通过冲头而被压入冲模的凹部之后的图。
图14是用于说明基于超声波接合的电极体和集电体的接合的图。
图15是用于说明在第二接合部位的周边有金属粉等的情况下该金属粉等被弯曲部妨碍向外部移动的图。
图16是本实施方式所涉及的蓄电装置的立体图。
图17是省略了构成的一部分的所述蓄电装置的分解立体图。
图18是其他实施方式所涉及的接合构造部的剖视图。
图19是以往的锂离子二次电池的剖视图。
符号说明：
1...蓄电元件、2...电极体、21...卷芯、22...层叠体、23...正极(电极)、231...非覆盖部、232...覆盖部、24...负极(电极)、241...非覆盖部、242...覆盖部、25...隔离件、26...非覆盖层叠部、261...被二分的非覆盖层叠部、27...中空部、3...壳体、31...壳体主体、310...壳体主体、311...闭塞部、312...躯体部、313...长壁部、314...短壁部、32...盖板、320...注液孔、321...注液栓、33...内部空间、34...开口周缘部、4...外部端子、40...面、5...集电体、50...夹紧构件、501...对置片、501A...面、502...连结部、51...第一连接部、52...第二连接部、53...弯曲部、55...接合片、550...面、56...开口、7...绝缘构件、10...蓄电装置、12...相邻构件、121...第一相邻构件、122...第一主体部、123...第一限制部、124...流路、125...第二相邻构件、126...第二主体部、127...第二限制部、128...流路、14...保持构件、141...终端构件、142...主体、143...压接部、145...对置构件、146...梁部、147...第一连结部、148...第二连结部、16...绝缘体、161...第一绝缘部、162...第二绝缘部、163...第三绝缘部、18...汇流条、80...冲头、81...冲模、82...凹部、85...焊头、86...砧座、600...接合构造部、601...开口部、602...弯曲部、605...第二接合部、606...第一接合部、611...凸部、612...前端面、613...外周面、614...中央部、615...环状凸部、616...内周面(壁面)、651...凹部、652...底面、653...内周面(壁面)、800...锂离子二次电池、801...卷绕电极体、802...正极集电端子(集电端子)、803...负极集电端子(集电端子)、804...电池壳体、805...绝缘膜、806...隔离件、807...正极活性物质层、808...正极片、809...负极活性物质层、810...负极片、811...正极活性物质层非形成部分、812...负极活性物质层非形成部分、C...金属粉等、R...在电极间与外部相连的路径。
具体实施方式
以下，参照图1～图15来说明本发明的一实施方式。另外，本实施方式的各构成构件(各构成要素)的名称是本实施方式中的名称，有时与背景技术中的各构成构件(各构成要素)的名称不同。
首先，说明蓄电元件。蓄电元件有一次电池、二次电池、蓄电器等。在本实施方式中，作为蓄电元件的一例而说明能够充放电的二次电池。
蓄电元件为非水电解质二次电池。更详细而言，蓄电元件是利用了伴随锂离子的移动而产生的电子移动的锂离子二次电池。这种蓄电元件供给电能。蓄电元件能够被单个使用或者多个使用。具体而言，在所要求的输出以及所要求的电压小时，蓄电元件被单个使用。另一方面，在所要求的输出以及所要求的电压中的至少一者大时，蓄电元件与其他蓄电元件组合来用于蓄电装置。在所述蓄电装置中，用于该蓄电装置的蓄电元件供给电能。
具体而言，如图1～图4所示，蓄电元件具备：电极体2，层叠有电极23、24；和集电体5，以与被层叠的电极23、24重叠的状态与该电极23、24接合。本实施方式的电极包括正极23和负极24。该蓄电元件1具有：壁面616、653，从电极23、24和集电体5的第一接合部606(参照图10)的周缘或者与周缘相邻的区域沿着电极23、24和集电体5的层叠方向突出，并且包围第一接合部606。本实施方式的蓄电元件1在第一接合部606的两侧具有壁面616、653。此外，蓄电元件1具备：壳体3，容纳电极体2；和外部端子4，配置在壳体3的外侧且经由集电体5而与电极体2导通。本实施方式的蓄电元件1还具备对电极体2和壳体3进行绝缘的绝缘构件7等。详细如下所述。
电极体2具备：卷芯21；和层叠体22，正极23和负极24以相互绝缘的状态被层叠，并且卷绕于卷芯21的周围(参照图2以及图4)。在该电极体2中锂离子在正极23与负极24之间移动，从而蓄电元件1进行充放电。
卷芯21由绝缘材料形成。本实施方式的卷芯21为扁平的筒形状，通过卷绕具有可挠性或者热可塑性的片材而形成。在该卷芯21的周围，正极23以及负极24以被层叠(被重叠)的状态卷绕，由此形成层叠体22。
正极23具有金属箔和形成在金属箔上的正极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铝箔。正极23在带形状的短边方向(宽度方向)的一个端缘部具有正极活性物质层的非覆盖部(未形成正极活性物质层的部位)231。此外，正极23具有在金属箔层叠了正极活性物质层的覆盖部232。
负极24具有金属箔和形成在金属箔上的负极活性物质层。金属箔为带状。本实施方式的金属箔例如为铜箔。负极24在带形状的短边方向(宽度方向)的另一个(与正极23的非覆盖部231相反的一侧)的端缘部具有负极活性物质层的非覆盖部(未形成负极活性物质层的部位)241。此外，负极24具有在金属箔层叠了负极活性物质层的覆盖部242。该负极24的覆盖部242的宽度大于正极23的覆盖部232的宽度。
在本实施方式的电极体2中，如以上那样构成的正极23和负极24以被带状的隔离件25绝缘的状态卷绕。即，在本实施方式的电极体2中，卷绕了由正极23、负极24、以及隔离件25构成的层叠体22。隔离件25为具有绝缘性的构件。隔离件25配置在正极23与负极24之间。由此，在电极体2(详细而言为层叠体22)中，正极23和负极24相互绝缘。该隔离件25由多孔质膜构成，在壳体3内保持电解液。由此，在蓄电元件1充放电时，锂离子能够在隔着隔离件25而交替层叠的正极23与负极24之间移动。
隔离件的宽度(带形状的短边方向的尺寸)比负极24的覆盖部242的宽度稍大。该隔离件25配置于以覆盖部232、242彼此重叠地在宽度方向上位置错开的状态重叠的正极23与负极24之间。此时，正极23的非覆盖部231未与负极24的非覆盖部241重叠。即，正极23的非覆盖部231从正极23和负极24的重叠的区域向宽度方向突出，并且负极24的非覆盖部241从正极23和负极24的重叠的区域向宽度方向(与正极23的非覆盖部231的突出方向相反的方向)突出。由仅层叠了正极23的非覆盖部231的部位或者负极24的非覆盖部241的部位构成了电极体2中的非覆盖层叠部26。
非覆盖层叠部26为电极体2中的与集电体5导通的部位。关于本实施方式的非覆盖层叠部26，从被卷绕的正极23、负极24以及隔离件25的卷绕中心方向观察时，隔着中空部(由层叠体22包围的区域)27(参照图4)而划分为两个部位(被二分的非覆盖层叠部)261。
如以上那样构成的非覆盖层叠部26设置于电极体2的各极。即，仅层叠了正极23的非覆盖部231的部位构成电极体2中的正极的非覆盖层叠部26，仅层叠了负极24的非覆盖部241的部位构成电极体2中的负极的非覆盖层叠部26。
壳体3具有：壳体主体31，具有开口；和盖板32，堵塞(封闭)壳体主体31的开口。
以使壳体主体31的开口周缘部34(参照图3)和盖板32的周缘部重叠的状态进行接合来形成壳体3。该壳体3具有由壳体主体31和盖板32划定的内部空间33(参照图2)。而且，壳体3将电解液与电极体2以及集电体5等一起容纳于内部空间33。因而，壳体3由对于电解液而具有耐受性的金属来形成。在本实施方式的壳体3中，壳体主体31的开口周缘部34和盖板32的周缘部通过焊接被接合。
壳体主体31具备：板状的闭塞部311、和与闭塞部311的周缘连接的筒状的躯体部312。
闭塞部311是在壳体主体31被配置为开口朝上时位于壳体主体31的下端(即，成为所述开口朝上时的壳体主体31的底壁)的部位。闭塞部311为具有长方形状的轮廓的板状。在以下的说明中，将闭塞部311的短边方向设为正交坐标系中的X轴方向，将闭塞部311的长边方向设为正交坐标系中的Y轴方向，将闭塞部311的法线方向设为正交坐标系中的Z轴方向。此外，在各附图中，辅助性地图示与X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向分别对应的正交坐标轴。
躯体部312为沿着闭塞部311的轮廓的方筒状，详细而言为扁平的方筒状。具体而言，躯体部312具有：从闭塞部311的周缘处的长边延伸的一对长壁部313、和从闭塞部311的周缘处的短边延伸的一对短壁部314。该躯体部312的一端由闭塞部311闭塞，另一端开口。即，壳体主体31为扁平的有底方筒形状。
盖板32为将壳体主体31的开口堵塞的板状的构件。具体而言，关于盖板32，从法线方向(Z轴方向)观察时，具有与壳体主体310的开口周缘部34对应的轮廓。在本实施方式的盖板32，以与电极体2的各极(正极、负极)电连接(导通)的状态安装有一对外部端子4。本实施方式的盖板32具有注液孔320、和密封注液孔320的注液栓321(参照图1～图3)。
外部端子4为与其他蓄电元件的外部端子或者外部设备等电连接的部位。外部端子4由具有导电性的构件形成。构成蓄电元件1的正极端子的外部端子4由铝或者铝合金等的铝系金属材料等焊接性高的金属材料形成。此外，构成蓄电元件1的负极端子的外部端子4由铜或者铜合金等的铜系金属材料等焊接性高的金属材料形成。该外部端子4具有能够焊接汇流条等的面40。
集电体5配置在壳体3内，并且以与电极体2能够通电的方式直接或者间接连接。本实施方式的集电体5经由夹紧构件50而与电极体2通电。即，蓄电元件1具备使电极体2和集电体5通电的夹紧构件50。
集电体5由具有导电性的构件形成。如图2所示，该集电体5沿着壳体3的内面配置。本实施方式的集电体5使外部端子4和夹紧构件50通电。具体而言，还如图3、图5、以及图6所示，集电体5具有：以与外部端子4能够通电的方式连接的第一连接部51、以与电极体2(夹紧构件50)能够通电的方式连接的第二连接部52、以及对第一连接部51和第二连接部52进行连接的弯曲部53。在集电体5中，弯曲部53配置在壳体3内的盖板32与短壁部314的边界附近，第一连接部51从弯曲部53沿着盖板32延伸，并且第二连接部52从弯曲部53沿着短壁部314延伸(参照图2)。即，集电体5在从X轴方向观察时为L字状(参照图2以及图5)。通过对裁断为给定形状的板状的金属材料进行弯曲加工来形成本实施方式的集电体5。另外，图3、图5、以及图6所示的集电体5为与电极体2(夹紧构件50)接合前的状态。
第一连接部51为以与壳体3(详细而言为盖板32)绝缘的状态沿着壳体3(盖板32)的内面从弯曲部53延伸的板状的部位。第一连接部51在前端部连接外部端子4。
第二连接部52以与电极体2(在本实施方式的例子中，经由夹紧构件50而与电极体2的非覆盖层叠部26)能够导通的方式连接。具体而言，第二连接部52以与壳体3绝缘的状态沿着壳体3(短壁部314)的内面从弯曲部53延伸。第二连接部52具有从短壁部314的附近朝向非覆盖层叠部26延伸且在与第二连接部52相同的方向上延伸的至少一个接合片55。接合片55为集电体5中的与夹紧构件50接合的板状的部位。
本实施方式的第二连接部52具有两个接合片55、55。具体而言，第二连接部52具有按照划定设置于X轴方向的中央的开口56的方式在该开口56的两侧沿Z轴方向延伸的两个接合片55。即，第二连接部52具有：与夹住各非覆盖层叠部26中的被二分的非覆盖层叠部261之中的一者的夹紧构件50接合的接合片55、和与夹住所述被二分的非覆盖层叠部261之中的另一者的夹紧构件50接合的接合片55。开口56以及两个接合片55例如通过在形成第二连接部52之前的带板裁切Z轴方向(长边方向)的切口并将所述切口的两侧扭转而形成。
如以上那样构成的集电体5分别配置在蓄电元件1的正极和负极。在本实施方式的蓄电元件1中，在壳体3内，分别配置在与电极体2的正极的非覆盖层叠部26相接的位置、和与负极的非覆盖层叠部26相接的位置。
正极的集电体5和负极的集电体5由不同的材料形成。具体而言，正极的集电体5例如由铝或者铝合金形成，负极的集电体5例如由铜或者铜合金形成。
夹紧构件50以捆扎在电极体2的非覆盖层叠部26(详细而言为被二分的非覆盖层叠部261)中被层叠的正极23或者负极24的方式进行夹持。由此，夹紧构件50使在非覆盖层叠部26中被层叠的正极23彼此导通，或者使负极24彼此导通。具体而言，如图2、图3、图7以及图8所示，夹紧构件50具有：夹着非覆盖层叠部26的被二分的非覆盖层叠部261(被层叠的正极23或者负极24)而对置的一对对置片501、和将一对对置片501的对应的一个端部彼此连结的连结部502。夹紧构件50由具有导电性的构件形成。通过将板状的金属材料弯曲加工成剖面为U字状，由此来形成本实施方式的夹紧构件50。在本实施方式中，在电极体2的正极配置两个夹紧构件50，并且在负极配置两个夹紧构件50。另外，图3、图7、以及图8所示的夹紧构件50为与集电体5接合前的状态。
如以上那样构成的集电体5和夹紧构件50(详细而言为接合片55和夹住非覆盖层叠部26的状态的夹紧构件50)通过机械打弯(压缩接合)和电阻焊接来接合。该集电体5和夹紧构件50被接合的接合部位(接合构造部)具体如下所述。
如图9以及图10所示，接合构造部600为由凹部651和凸部611规定的部位，凹部651在接合片55的面550沿朝向夹紧构件50的方向凹陷，凸部611在夹紧构件50的一个对置片501的面501A处的与凹部651对应的位置(在X轴方向上重叠的位置)沿远离接合片55的方向突出。在此，所述接合片55的面550为接合片55中的未与夹紧构件50相接的一侧的面，所述一个对置片501的面501A为夹紧构件50的未与接合片55相接的一侧的对置片501中的朝向与接合片55相反的一侧的面。本实施方式的蓄电元件1在各接合片55中分别具有多个(在本实施方式的例子中为两个：参照图9)接合构造部600。另外，接合片55中的接合构造部600的数目并不限定于多个，也可以为一个。
凹部651具有：在Y-Z面方向上扩展的底面652、和与底面652的周缘连接且在底面652朝向的方向上延伸(即，从底面652的周缘沿该底面652朝向的方向立起)的筒状的内周面(壁面)653。本实施方式的底面652为大致圆形，内周面653为大致圆筒形。
凸部611具有：在Y-Z面方向上扩展的前端面612、和与前端面612的周缘连接且在与前端面612朝向的方向相反的方向上延伸的外周面613。
前端面612具有：在Y-Z面方向上扩展的中央部614、和包围中央部614的环状凸部615。环状凸部615在剖面形状(参照图10)中包括从中央部614的周缘沿着凸部611的突出方向、或者沿着相对于该突出方向倾斜的方向延伸的内周面(壁面)616。
本实施方式的接合构造部600由通过机械打弯而形成的上述的大致有底圆筒形状的部位(第二接合部)605、和通过电阻焊接而形成且从凸部611的前端面612(详细而言为中央部614)连续至凹部651的底面652的第一接合部(接合区域)606构成。第二接合部605形成在包括第一接合部606的区域。凸部611的前端面612的位置处的第一接合部606的大小(沿着Y-Z面方向的大小)等于或者小于凹部651的底面652的位置处的第一接合部606的大小。在本实施方式的第一接合部606中，前端面612的位置的大小比底面652的位置的大小要小。
如图3所示，绝缘构件7例如为袋状。如图2所示，该绝缘构件7配置在壳体3(详细而言为壳体主体31)与电极体2之间。绝缘构件7由具有绝缘性的构件形成。通过将裁断为给定形状的具有绝缘性的片状的构件折弯，由此来形成本实施方式的袋状的绝缘构件7。本实施方式的绝缘构件7例如为聚丙烯、聚苯硫醚等的树脂制。在本实施方式的蓄电元件1中，容纳于袋状的绝缘构件7的状态的电极体2(详细而言为电极体2以及集电体5)被容纳在壳体3内。
如以上那样构成的蓄电元件1按照图11以及以下方式来制造。
正极23和负极24以隔着隔离件25而层叠的状态卷绕于卷芯21的周围，由此来形成电极体2(步骤S1)。
然后，外部端子4、集电体5等组装于盖板32(步骤S2)。若将集电体5等组装到盖板32，则接下来集电体5和电极体2通过机械打弯和电阻焊接而被接合为能够导通。详细如下所述。
电极体2的被二分的非覆盖层叠部261分别由夹紧构件50夹住。而且，如图12所示，夹住该被二分的非覆盖层叠部261的状态的夹紧构件50和集电体5(详细而言为集电体5的接合片55)重叠。在该状态下，集电体5和夹紧构件50通过机械打弯被接合(步骤S3)。基于该机械打弯的接合(所谓的打弯接合)如图12以及图13所示，通过冲头(公模)80将被重叠的部位(在本实施方式的例子中为集电体5和夹住非覆盖层叠部261的状态的夹紧构件50)的一部分压入冲模(母模)81的凹部82，由此将被压入的部位局部折弯，在内侧的构件形成联锁部(被扩径的部位)，由此来接合(压缩接合)。在本实施方式中，被进行作为机械打弯的一种的TOX(注册商标)接合。在该机械打弯中，所形成的凹部(接合构造部600)的开口部601的剖面成为弯曲形状，即开口部601及其周边成为在剖面形状中被层叠的电极23、24以及集电体5(详细而言为接合片55)弯曲的弯曲部602。另外，在本实施方式中，将如上述那样通过机械打弯而发生塑性变形的部位也称作第二接合部(具体而言为在图13中于冲头80与冲模81之间发生塑性变形的部位)605。
接下来，形成有第二接合部605的状态的集电体5和夹紧构件50被电阻焊接(步骤S4)。在该电阻焊接中，与前端面612相接的电极(用于电阻焊接的电极)和该前端面612的接触面积(Y-Z面方向的大小)等于或者小于与底面652相接的电极(用于电阻焊接的电极)和该底面652的接触面积。
另外，关于第二接合部605，并不限定于电阻焊接，可以通过激光焊接、超声波接合(压缩接合)来形成。在例如超声波接合的情况下，如图14所示，第二接合部605的一部分(凸部611的前端面612的中央部614以及凹部651的底面652)由焊头(第二夹具)85和砧座(第一夹具)86夹住，焊头85进行超声波振动。在图14所示的例子中，配置为焊头85与底面652抵接，砧座86与前端面612(详细而言为中央部614)抵接。图14所示的例子中的砧座86和前端面612的接触面积(Y-Z面方向的大小)等于或者小于焊头85和底面652的接触面积(在图14所示的例子中，砧座86和前端面612的接触面积小于焊头85和底面652的接触面积)。
通过电阻焊接，在被二分的非覆盖层叠部261中被层叠的正极23或者负极24彼此(详细而言为非覆盖部231、241彼此)、被二分的非覆盖层叠部261和夹紧构件50、以及夹紧构件50和接合片55分别牢固接合。另外，在本实施方式中，将在第二接合部605(通过机械打弯而接合的部位)中进一步被进行了电阻焊接的部位称作第一接合部(在图10中烟状线所示的部位)606。
如以上，若电极体2、外部端子4、集电体5等组装于盖板32(参照图9)，则电极体2以及集电体5等被绝缘构件7覆盖(步骤S5)，被绝缘构件7覆盖的状态的电极体2以及集电体5等插入壳体主体31内(步骤S6)。由此，通过组装有电极体2以及集电体5等的盖板32，堵塞了壳体主体31的开口。然后，在盖板32的周缘部与壳体主体31的开口周缘部34重叠的状态下，对所述周缘部和开口周缘部34进行焊接(在本实施方式的例子中为激光焊接)(步骤S7)。接下来，从设置于盖板32的注液孔320向壳体3内注入电解液(注液)(步骤S8)，然后注液孔320被注液栓321密封，从而蓄电元件1完成。
在以上的蓄电元件1中，在第一接合部606的两侧，设置有从第一接合部606的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着层叠方向突出、且包围第一接合部606的内周面(壁面)616、653。因而，通过该内周面616、653(详细而言为包括该内周面616、653的部位)，在电极23、24和集电体5的接合部位(详细而言为第一接合部606)的表面，其他构件(与接合部位对置的构件等)变得不易抵接。由此，即便是接合(机械打弯、电阻焊接等)所引起的微细金属粉等附着于第一接合部606的表面(详细而言为中空部27侧的表面以及与中空部27相反的一侧的表面的任意表面)的情况，该金属粉等也不易从所述表面脱落。
此外，本实施方式的蓄电元件1的接合构造部600在包括第一接合部(接合区域)606的区域具有第二接合部(接合部)605。即，在接合构造部600中，在形成有第二接合部605的部位内形成了第一接合部606。如此，通过重叠形成第一接合部606和第二接合部605，从而该部位处的电极23、24和集电体5的接合变得更牢固。由此，能够更可靠地抑制接合构造部600(第一接合部606)中的电阻的上升、构件彼此的剥离等。
本实施方式的蓄电元件1在第一接合部606的外侧具有：在沿着从该第一接合部606的内侧朝向外侧的方向的剖面中被层叠的电极23、24以及集电体5弯曲的弯曲部602。在蓄电元件1中，即便在第一接合部606的周边(第一接合部606与弯曲部602之间)的被层叠的电极23、24间或电极23、24与集电体5之间等有金属粉等(接合所引起的微细金属粉等)(例如参照图15的符号C)，由于这样与外部相连的路径(例如参照图15的符号R所示的虚线)在比该金属粉等所在的位置更靠外侧发生弯曲，因此在蓄电元件1中也能够防止该金属粉等从电极23、24间或电极23、24与集电体5之间等跑到外部。
此外，在本实施方式的蓄电元件1中，弯曲部602包围第一接合部606。因而，在蓄电元件1中，能够更有效地抑制金属粉等从电极23、24间或电极23、24与集电体5之间跑到外部。
此外，在本实施方式的蓄电元件1中，弯曲部602在其表面包括内周面653。如此，在蓄电元件1中，弯曲部602和内周面653配置在相同的位置，因此较之于将弯曲部602和内周面653配置在不同的位置的情况，能够谋求蓄电元件1的小型化。
在本实施方式的蓄电元件1的制造方法中，纵使在电阻焊接时金属粉等(接合所引起的金属粉等)想要从焊接处的表面飞散，所述飞散也会被通过机械打弯(压缩接合)而形成的内周面653、或者前端面612中的环状凸部615的内周面616抑制。由此，根据本实施方式的蓄电元件1的制造方法，能够有效地防止由于所述飞散而使得所述金属粉等附着于其他构件等。
此外，在本实施方式的蓄电元件1的制造方法中，在形成接合构造部600时进行机械打弯，因此在集电体5和被层叠的电极23、24的被接合部位(被机械打弯的部位)通过冲头80而被压入冲模81的凹部82时，同时形成弯曲部602、和内周面(壁面)653以及前端面612的环状凸部615(内周面616)。
此外，在本实施方式的蓄电元件1的制造方法中，用于电阻焊接的一个电极(第一夹具)和前端面612的接触面积小于用于电阻焊接的另一个电极(第二夹具)和底面652的接触面积。如此，所述一个电极的前端面的大小等于或者小于插入凹部651内而与底面652接触的所述另一个电极的前端面，从而在为了形成第一接合部606而由所述一个电极和所述另一个电极夹住第二接合部605时，环状凸部615不会被砧座86压扁。
此外，在本实施方式的蓄电元件1中，环状凸部615的内周面616距中央部614的高度尺寸(图10中的Z轴方向的尺寸)，小于凹部651的内周面653距底面652的高度尺寸(图10中的Z轴方向的尺寸)。因而，在本实施方式的蓄电元件1的制造方法中，在电阻焊接之际，通过将与凸部611的前端面612相接的电极的接触面积设为与凹部651的底面652相接的电极的接触面积以下，从而能够使得焊接之际在前端面612侧产生的熔融金属等的飞散物的量为与在底面652侧产生的熔融金属等的飞散物的量相等的程度或者比其少。而且，从前端面612的焊接部位(与用于进行电阻焊接的电极相接的部位)的周缘至环状凸部615的内周面616为止的距离，设为从底面652的焊接部位(与用于进行电阻焊接的电极相接的部位)的周缘至凹部651的内周面653为止的距离以下，从而能够将熔融金属等的飞散物碰撞到环状凸部615的内周面616的速度抑制得比碰撞到凹部651的内周面653的速度低(小)。鉴于此，在本实施方式的蓄电元件1的制造方法中，通过高度尺寸小的环状凸部615的内周面616，也能够适当地防止熔融金属等向周围飞散。
接下来，参照图16以及图17来说明具备蓄电元件1的蓄电装置的一实施方式。该蓄电装置10具备多个蓄电元件，这多个蓄电元件之中的至少一个为上述的蓄电元件1。在本实施方式的蓄电装置10中，所述多个蓄电元件全部为上述的蓄电元件1。
蓄电装置10具备：沿X轴方向排列的多个蓄电元件1、与蓄电元件1相邻的多个相邻构件12、对多个蓄电元件1以及多个相邻构件12进行保持的保持构件14、配置在多个蓄电元件1与保持构件14之间的绝缘体16、和与蓄电元件1的外部端子4连接的汇流条18。
相邻构件12配置在沿X轴方向排列的蓄电元件1之间、或者蓄电元件1与相对于该蓄电元件1沿X轴方向排列的构件(在本实施方式的例子中为保持构件14的一部分)之间。该相邻构件12包括多种相邻构件。本实施方式的相邻构件12包括：与配置在蓄电装置10的X轴方向的中途位置处的蓄电元件1相邻的第一相邻构件121、和与沿X轴方向排列的多个蓄电元件1之中的处于最端部的蓄电元件1相邻的第二相邻构件125。
第一相邻构件121配置于在X轴方向上相邻的蓄电元件1之间。由此，经由第一相邻构件121而在沿X轴方向排列的蓄电元件1之间确保了给定的间隔(爬电距离等)。具体而言，第一相邻构件121具有：与蓄电元件1(壳体主体31)相邻的第一主体部122、和限制与第一主体部122相邻的蓄电元件1相对于该第一主体部122的移动的第一限制部123。
第一主体部122在从X轴方向观察时具有与蓄电元件1(壳体3)对应的矩形的轮廓。此外，第一主体部122与在X轴方向上相邻的蓄电元件1之间形成使温度调整用的流体(在本实施方式的例子中为空气)通过的流路124。
第一限制部123从第一主体部122沿着X轴方向延伸，从Y-Z面(包括Y轴和Z轴的面)方向的外侧来和与第一主体部122相邻的蓄电元件1(详细而言为壳体3)抵接，由此来限制该蓄电元件1相对于第一主体部122的向Y-Z面方向的相对移动。该第一限制部123从第一主体部122的至少各角部沿X轴方向延伸。此外，本实施方式的第一限制部123分别配置在第一主体部122的X轴方向的一侧和另一侧。
第二相邻构件125在X轴方向上配置在蓄电元件1与保持构件14之间。由此，经由第二相邻构件125而在沿X轴方向排列的蓄电元件1与保持构件14之间确保了给定的间隔(爬电距离等)。具体而言，第二相邻构件125具有：在蓄电元件1与保持构件14之间与该蓄电元件1(壳体主体31)相邻的第二主体部126、和限制与第二主体部126相邻的蓄电元件1相对于该第二主体部126的移动的第二限制部127。
第二主体部126在从X轴方向观察时具有与蓄电元件1(壳体3)对应的矩形的轮廓。此外，第二主体部126与在X轴方向上相邻的蓄电元件1之间形成使温度调整用的流体(在本实施方式的例子中为空气)通过的流路128。
第二限制部127从第二主体部126沿着X轴方向延伸，从Y-Z面方向的外侧来和与第二主体部126相邻的蓄电元件1(详细而言为壳体3)抵接，由此来限制该蓄电元件1相对于第二主体部126的向Y-Z面方向的相对移动。该第二限制部127从第二主体部126的至少各角部沿着X轴方向延伸。
保持构件14通过包围多个蓄电元件1和多个相邻构件12(在本实施方式的例子中为第一相邻构件121以及第二相邻构件125)的周围，由此将这多个蓄电元件1和多个相邻构件12收拢到一起来保持。该保持构件14由具有导电性的构件构成。具体而言，保持构件14具备：在X轴方向上配置为多个蓄电元件1位于其间的一对终端构件141、和以在Y轴方向上与多个蓄电元件1对置的状态来将一对终端构件141彼此进行连接的对置构件145。在本实施方式的蓄电装置10中，一对终端构件141以与在X轴方向的端部配置的蓄电元件1之间夹住第二相邻构件125的状态来配置，一对对置构件145配置在沿X轴方向排列的多个蓄电元件1的Y轴方向的两侧。
一对终端构件141分别在Y-Z面方向上扩展。具体而言，一对终端构件141分别具有：具有与蓄电元件1对应的轮廓(在本实施方式中为矩形状的轮廓)的主体142、和从主体142朝向第二相邻构件125的第二主体部126突出且与该第二相邻构件125抵接的压接部143。
一对对置构件145分别具有：在X轴方向上延伸且在Z轴方向上空出间隔地配置的一对梁部146、将一对梁部146的端部彼此连结的一对第一连结部147、和在X轴方向上的中途位置处将一对梁部146彼此连结的第二连结部148。
绝缘体16具有绝缘性。该绝缘体16至少配置在对置构件145与沿X轴方向排列的多个蓄电元件1之间。具体而言，绝缘体16覆盖保持构件14中的至少与多个蓄电元件1对置的区域。详细而言，绝缘体16具有：配置在梁部146与沿X轴方向排列的多个蓄电元件1之间的第一绝缘部161、配置在第一连结部147与终端构件141之间的第二绝缘部162、和配置在第二连结部148与蓄电元件1之间的第三绝缘部163。
汇流条18由金属等具有导电性的板状的构件构成。本实施方式的蓄电装置10具备多个汇流条18。该多个汇流条18将蓄电装置10中包含的多个蓄电元件1全部串联连接(导通)。具体而言，多个汇流条18分别使隔着第一相邻构件121而相邻的蓄电元件1的外部端子4彼此导通。本实施方式的汇流条18被焊接至外部端子4的面40。
根据以上的蓄电装置10，在蓄电元件1的每一个中，在第一接合部606的两侧设置有从第一接合部606的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着层叠方向突出、且包围第一接合部606的内周面(壁面)616、653，因此，通过该内周面616、653(详细而言为包括该内周面616、653的部位)，在电极23、24和集电体5的接合部(详细而言为第一接合部606)的表面，其他构件(与接合部位对置的构件等)变得不易抵接。由此，即便是接合(机械打弯、电阻焊接等)所引起的金属粉等附着于第一接合部606的表面(详细而言为中空部27侧的表面以及与中空部27相反的一侧的表面的任意表面)的情况，该金属粉等也不易从所述表面脱落。
另外，本发明的蓄电元件、具备该蓄电元件的蓄电装置、以及所述蓄电元件的制造方法并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够施加各种变更，这是不言而喻的。例如，能够在某实施方式的构成中追加其他实施方式的构成，此外，能够将某实施方式的构成的一部分置换成其他实施方式的构成。进而，能够删除某实施方式的构成的一部分。
上述实施方式的蓄电元件1的第一接合部606通过电阻焊接来形成，但并不限定于该构成。如上述，第一接合部606可以通过激光焊接、超声波接合等来形成。
在第一接合部606通过超声波接合而形成的情况下，如图14所示，砧座(第一夹具)86和前端面612的接触面积小于焊头(第二夹具)85和底面652的接触面积。如此，砧座86的前端面的大小等于或者小于插入凹部651内而与底面652接触的焊头85的前端面，从而在为了形成第一接合部606而由砧座86和焊头85夹住第二接合部605时，环状凸部615不会被砧座86压扁。
在上述实施方式的接合构造部600中，内周面(壁面)616、653从第一接合部606的周缘或者与该周缘相邻的区域朝向一侧(与凹部651的凹陷方向相反的一侧：图10中的右方侧)、和另一侧(凸部611的突出方向：图10中的左方侧)突出，但并不限定于该构成。内周面616、653可以仅向所述一侧突出、或者仅向所述另一侧突出。
此外，优选凹部651的内周面653形成在：在形成第一接合部606时向该部位(形成第一接合部606的部位)注入用于焊接等的能量的注入侧。该能量的注入侧是指通过能量的注入而产生的火花等冷却所产生的金属粉等(接合所引起的金属粉等)易于附着的一侧，例如在通过超声波接合来形成第一接合部606时是配置焊头85的一侧，在通过激光焊接来形成第一接合部606时是照射激光光线的一侧，在通过电阻焊接来形成第一接合部606时是电流的供给侧。
在此，在第一接合部606通过激光焊接或者电阻焊接而形成的情况下，形成有内周面653，从而能够防止焊接之际在凹部651的底面652及其周围产生的溅射(火花等)向周围飞散。
此外，在第一接合部606通过激光焊接而形成的情况下，形成有内周面653，从而即便向凹部651内照射的激光光线的一部分反射，由于内周面653包围激光构成的照射部位(形成第一接合部606的部位)的周围，因此该反射出的激光光线也会被限制在凹部651内(或者不易从凹部651漏出到外部)，由此还能够防止所述反射出的激光光线所引起的其他部位的损伤。
在上述实施方式的蓄电元件1中，接合构造部600的前端面612向电极体2的中空部27侧突出，但并不限定于该构成。接合构造部600的前端面612可以向与中空部27相反的一侧(朝向壳体3的长壁部313)突出。
此外，在上述实施方式的蓄电元件1中，内周面616、653(详细而言为从电极23、24和集电体5的第一接合部606的周缘或者与周缘相邻的区域沿着电极23、24和集电体5的层叠方向突出且包围第一接合部606的壁面：在上述实施方式的例中为凹部651的内周面653、前端面612的环状凸部615处的内周面616)，在与第一接合部606的表面大致正交的方向上延伸(立起)，但并不限定于该构成。所述壁面只要在与第一接合部606的表面交叉的方向上延伸即可(立起即可)。
在上述实施方式的蓄电元件1中，接合构造部600为向一方(在上述实施方式的例子中为电极体2的中空部27侧)突出的有底筒状，但并不限定于该构成。例如，如图18所示，接合构造部600可以构成为在电极23、24和集电体5的层叠方向上从两侧凹陷。
在上述实施方式的蓄电元件1中，以在电极23、24(电极体2)与集电体5之间配置有夹紧构件50的状态来接合电极23、24和集电体5，但并不限定于该构成。电极23、24和集电体5可以以直接接触的状态来接合(即，形成接合构造部600)，也可以以在其间夹着其他导电性构件的状态来接合。
在上述实施方式的蓄电元件1中，弯曲部602在从第一接合部606的内侧朝向外侧的剖面配置了一个，但可以配置多个。
上述实施方式的蓄电元件1的电极体2为卷绕了电极23、24的所谓的卷绕型的电极体，但也可以为层叠了片状的电极23、24的所谓的层叠型的电极体。
此外，在上述实施方式中，对蓄电元件用作能够充放电的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)的情况进行了说明，但蓄电元件的种类、大小(容量)是任意的。此外，在上述实施方式中，作为蓄电元件的一例而说明了锂离子二次电池，但并不限定于此。例如，本发明也能够应用于各种二次电池，除此之外也能够应用于一次电池、双电层蓄电器等蓄电器的蓄电元件。

Claims (8)

1.一种蓄电元件，具备：
电极体，层叠有电极；和
集电体，以与被层叠的所述电极重叠的状态与该电极接合，
所述电极和所述集电体中的至少一者具有：壁面，该壁面从该电极和该集电体的被进行了焊接或者超声波接合的第一接合部的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着该电极和该集电体的层叠方向突出，并且包围所述第一接合部，
在所述层叠方向上的所述第一接合部的两侧分别设有所述壁面，
所述电极和所述集电体在包括所述第一接合部的区域具有第二接合部，该第二接合部对所述电极和所述集电体进行接合，并且所述层叠方向的一方为凸部且另一方成为凹部，
所述凸部的前端面的位置处的所述第一接合部的大小等于或者小于所述凹部的底面的位置处的所述第一接合部的大小。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，
所述第一接合部从所述凸部的前端面连续至所述凹部的底面，
所述凸部的前端面包括包围所述第一接合部的环状凸部，
该环状凸部的内周面为所述层叠方向的一侧的所述壁面，
所述凹部的内周面为所述层叠方向的另一侧的所述壁面。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述壁面，所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
4.根据权利要求2所述的蓄电元件，其中，
在所述环状凸部，所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
5.一种蓄电装置，具备至少一个权利要求1～4中任一项所述的蓄电元件。
6.一种蓄电元件的制造方法，包括如下步骤：
在使集电体、和电极体所具有的被层叠的电极重叠的状态下，通过机械打弯来接合该集电体和该电极；和
对通过所述机械打弯而形成的所述集电体和所述电极的接合部进行焊接或者超声波接合，
所述接合部包括：壁面，该壁面从所述集电体和所述电极被进行所述焊接或者所述超声波接合的接合区域的周缘或者与该周缘相邻的区域沿着该集电体和该电极的层叠方向突出，并且包围所述接合区域，而且分别形成在所述层叠方向上的所述接合区域的两侧，
所述接合部具有所述层叠方向的一方为凸部且另一方成为凹部的形状，在所述凸部的前端面包括所述接合区域和包围该接合区域的环状凸部，并且在所述凹部的底面包括所述接合区域，
所述环状凸部的内周面为所述层叠方向的一侧的所述壁面，
所述凹部的内周面为所述层叠方向的另一侧的所述壁面，
以第一夹具与所述凸部的前端面相接且第二夹具与所述凹部的底面相接的方式，由该第一夹具和该第二夹具夹住所述接合部，由此来进行所述焊接或者所述超声波接合，
所述第一夹具和所述前端面的接触面积等于或者小于所述第二夹具和所述底面的接触面积。
7.根据权利要求6所述的蓄电元件的制造方法，其中，
在所述壁面，所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
8.根据权利要求6所述的蓄电元件的制造方法，其中，
在所述环状凸部，所述电极和所述集电体未被进行焊接以及超声波接合。
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