CN107919454B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能降低集电体与紧固连结部件的导通路径上的阻抗的二次电池。本发明的一个技术方案的二次电池具备将电池壳体内的集电体(阳极侧集电体)和接线端(紧固连结部件)电连接的外部端子(外部端子板)，外部端子具备：第1部分，其电连接于集电体；第2部分，其电连接于接线端；第1连接部，其将第1部分与第2部分电连接；以及第2连接部，其与第1连接部不同并将第1部分与第2部分电连接。第1连接部在移位部(反转板)的向电池壳体的外侧的移位传递到了第1连接部的情况下断裂，第2连接部在第2连接部的温度达到了预先设定的温度的情况下成为非导通状态。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池。
背景技术
一般的二次电池，例如为了抑制在充电时成为过充电状态而具备电流截断机构。在日本特开2014-137891号公报的二次电池中，将在电池内部的阳极侧集电体的上端形成为圆筒状的集电突起、和与能进行外部连接的紧固连结部件(接线端：terminal)连接的碗形状的反转板的顶部接合，而构成了电流截断机构。进而，在该集电突起的顶部，隔着脆弱部配置有顶板部，在顶板部，设置有用于消除反转板和顶板部之间的间隙、与电池内部侧之间的压力差的通过孔。
在这样的电流截断机构中，若在充电时电池成为高温，则电池内的气压上升，电池内的气体通过通过孔而将反转板推上去，使反转板向上方弯曲，由此，脆弱部断裂，接合于反转板的顶板部被从集电突起分离。结果，配置于电池内的阳极侧集电体、和用于外部连接的紧固连结部件被电截断。
发明内容
本申请人发现了以下的课题。在日本特开2014-137891号公报的二次电池中，脆弱部断裂而接合于反转板的顶板部被从集电突起分离，由此将阳极侧集电体和紧固连结部件电截断。因此，脆弱部需要为能因反转板的向后弯曲而断裂的薄度，脆弱部处的电阻大，结果，存在阳极侧集电体与紧固连结部件的导通路径上的阻抗变大的课题。
本发明实现能降低集电体与紧固连结部件的导通路径上的阻抗的二次电池。
本发明的一个技术方案的二次电池是一种如下二次电池，具备：外部端子，其将电池壳体内的集电体与接线端电连接；和移位部，其根据所述电池壳体内的压力的上升朝向该电池壳体的外侧移位，
所述外部端子具备：第1部分，其电连接于所述集电体；第2部分，其电连接于所述接线端；第1连接部，其将所述第1部分与所述第2部分电连接；以及第2连接部，其与所述第1连接部不同并将所述第1部分与所述第2部分电连接，
所述第1连接部，在所述移位部的向所述电池壳体的外侧的移位传递到了所述第1连接部的情况下断裂，
所述第2连接部，在该第2连接部的温度达到了预先设定的温度的情况下成为非导通状态。
在这样的构成中，除了第1连接部之外还具备第2连接部，因此能降低集电体与接线端的导通路径上的阻抗。
在上述的二次电池中，优选的是，所述第2部分具有缺口部，所述第1连接部的至少一部分配置于所述第2部分的缺口部内。
在上述的二次电池中，优选的是，所述第1部分具有缺口部，所述第1连接部的至少一部分配置于所述第1部分的缺口部内。
根据本发明，能降低集电体与紧固连结部件的导通路径上的阻抗。
本发明的其他特征、目的、优点，将通过参照作为不是用于限制本发明的例子的附图并且阅读以下的详细说明而变得更加明了。
附图说明
图1是示出实施方式1的二次电池的立体图。
图2是示出实施方式1的二次电池中的导通路径上的构成的剖视图。
图3是示出在外部端子板组装了绝缘体(英文：insulator)的状态的俯视图。
图4是图3的IV-IV向视剖视图。
图5是图3的V-V向视剖视图。
图6是示出绝缘体的立体图。
图7是示出第1连接部断裂了的状态的并与图4对应的向视剖视图。
图8是示出第1连接部断裂了的状态的并与图5对应的向视剖视图。
图9是示出实施方式2的外部端子板的俯视图。
图10是示出实施方式2的不同的外部端子板的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的二次电池的优选的实施方式详细地进行说明。
＜实施方式1＞
首先，对本实施方式的二次电池的构成进行说明。在此，以下的二次电池的构成的说明以正常使用状态为前提来进行说明。另外，为了使说明明确，使用正交坐标系(x、y、z坐标系)来进行说明。
如图1和图2所示，本实施方式的二次电池1具备：在z轴+侧具有开口的电池壳体2、和用于封闭电池壳体2的开口的板状的盖部3。在电池壳体2内配置有阴极侧集电体4和阳极侧集电体5。此外，本实施方式的二次电池1与一般的二次电池同样地也具备省略了图示的电极卷绕体和电解液，但由于不是发明的本质部分而省略说明。
阴极侧集电体4电连接于电极卷绕体的阴极部。如图2所示，阴极侧集电体4的z轴+侧的部分呈L字状地弯折，在向y轴-方向延伸的延伸部4a设置有圆柱状的紧固连结部4b。
阴极侧集电体4的延伸部4a相对于盖部3配置于z轴-侧，在阴极侧集电体4的延伸部4a与盖部3之间配置有绝缘部件6。相对于盖部3在z轴+侧配置有由树脂形成的板状的绝缘体7。在绝缘体7的z轴+侧的面配置有由铝形成的外部端子板8。另外，在绝缘体7的z轴+侧的面配置有接线端9，该接线端9贯通外部端子板8并向z轴+方向突出。
阴极侧集电体4的紧固连结部4b贯通绝缘部件6、盖部3、绝缘体7以及外部端子板8，通过对该紧固连结部4b的顶部进行铆接(カシメ)从而使阴极侧集电体4固定于外部端子板8。由此，通过阴极侧集电体4、外部端子板8以及接线端9确保了导通路径。
阳极侧集电体5电连接于电极卷绕体的阳极部。如图2和图4所示，阳极侧集电体5的z轴+侧的部分呈L字状地弯折，在向y轴+方向延伸的延伸部5a设置有圆柱状的紧固连结部5b。
如图4所示，阳极侧集电体5的延伸部5a相对于盖部3配置于z轴-侧，在阳极侧集电体5的延伸部5a与盖部3之间配置有绝缘部件10。相对于盖部3在z轴+侧配置有由树脂形成的板状的绝缘体11。在绝缘体11的z轴+侧的面配置有由铝形成的外部端子板12。另外，在绝缘体11的z轴+侧的面配置有接线端(紧固连结部件)13，该接线端13贯通外部端子板12并向z轴+方向突出。
如图4所示，阳极侧集电体5的紧固连结部5b贯通绝缘部件10、盖部3、绝缘体11以及外部端子板12，通过对该紧固连结部5b的顶部进行铆接，从而使阳极侧集电体5固定于外部端子板12。
如图4和图5所示，在阳极侧，在由铝形成的盖部3，一体地设置有圆形的反转板(移位部)14。反转板14形成为薄壁以使得容易变形，为朝向z轴-方向凸状的大致碗形状。这样的反转板14在y轴方向上配置于接线端13与阳极侧集电体5的紧固连结部5b之间，反转板14的z轴-侧的面在二次电池1的内部露出。由此，反转板14根据电池壳体2的压力变化而移位。
如图6所示，由绝缘性的树脂形成的绝缘体11具备：贯通孔11a，其供阳极侧集电体5的紧固连结部5b插入；就座部11b，其用于配置接线端13的基端部13a(图4)；圆柱状的铆接部11c，其贯通外部端子板12并固定于外部端子板12；以及圆柱状的载荷传递部11d，其与反转板14的z轴+侧的面大致接触。并且，以包围绝缘体11的底板部11g的方式设置有缘部11h。能够通过该缘部11h来将外部端子板12切实地嵌入于绝缘体11。
如图6所示，圆柱状的载荷传递部11d在y轴方向上配置于在贯通孔11a与就座部11b之间形成的圆形(不过也可以是多边形。)的开口部11e的中央，并且通过配置于开口部11e内的连结片11f而连结于绝缘体11的底板部11g。通过采用连结片11f，从而能将载荷传递部11d一体地设置于绝缘体11，并且能在开口部11e内使载荷传递部11d切实地在z轴方向上移位。顺便说一下，在本实施方式中，铆接部11c在x轴方向上隔有间隔地配置，基本上在相邻的铆接部11c之间配置有载荷传递部11d。也就是说，载荷传递部11d配置于铆接部11c的附近。
作为能将载荷传递部11d一体地设置于绝缘体11的例子，既可以利用粘接剂将载荷传递部11d固定于绝缘体11，也可以利用注射模塑成形。另外，也可以利用粘接剂将载荷传递部11d固定于反转板14的z轴+侧的面。由二条构成的连结片11f以在x轴方向上夹着载荷传递部11d的方式在一条直线上排列。通过使载荷传递部11d与绝缘体11一体化，从而能减少零件件数，变得容易组装二次电池1。不过，连结片11f的配置和条数等不受限定。
如图3所示，外部端子板12以大致矩形状为基本形态，并具备：第1部分20，其电连接于阳极侧集电体5；第2部分21，其电连接于接线端13；第1连接部22，其将第1部分20与第2部分21电连接；以及第2连接部23，其与第1连接部22不同并将第1部分20和第2部分21电连接。
如图3所示，第1部分20从z轴方向观察以大致矩形状为基本形态。如图4所示，在第1部分20形成有贯通孔20a，使阳极侧集电体5的紧固连结部5b通过该贯通孔20a并对该紧固连结部5b的顶部进行铆接，由此使第1部分20电连接于阳极侧集电体5。而且，如图3所示，在第1部分20形成有缺口部20b，该缺口部20b位于第1部分20的x轴方向上的大致中央位置且从第1部分20的y轴+侧的端面向y轴-方向延伸。
如图3所示，第2部分21从z轴方向观察以大致矩形状为基本形态，在y轴方向上与第1部分20隔有间隔S1地配置。如图4所示，在第2部分21形成有第1贯通孔21a，接线端13通过该第1贯通孔21a。并且，在第2部分21形成有第2贯通孔(省略图示)，使绝缘体11的铆接部11c通过该第2贯通孔并对该铆接部11c的顶部进行铆接，由此使外部端子板12固定于绝缘体11。另外，如图3所示，在第2部分21形成有缺口部21b，该缺口部21b位于第2部分21的x轴方向上的大致中央位置且从第2部分21的y轴-侧的端面向y轴+方向延伸。缺口部21b例如配置于在x轴方向上相邻的铆接部11c之间。第1部分20的缺口部20b和第2部分21的缺口部21b在y轴方向上相对并向互相分离的方向延伸。
如图3所示，第1连接部22为大致矩形状，从z轴方向观察以跨越间隔S1的方式配置于第1部分20的缺口部20b和第2部分21的缺口部21b的内部。并且，第1连接部22的y轴-侧的端部连接于第1部分20中的缺口部20b的底部。另一方面，第1连接部22的y轴+侧的端部在第2部分21的缺口部21b内连接于该第2部分21。顺便说一下，在本实施方式中，将第1连接部22中的x轴+侧的端部和x轴-侧的端部分别连接于第2部分21。
如图3和图5所示，在第1连接部22中的与第2部分21连接的连接部22a形成有脆弱部22b。脆弱部22b是沿着第1连接部22中的与第2部分21连接的连接部22a形成截面为V字状的直线槽并薄壁化了的部分。因此，本实施方式的脆弱部22b朝向y轴方向(即，通过阳极侧集电体5的紧固连结部5b和接线端13的轴所延伸的方向)延伸。不过，脆弱部22b不限定于形成截面为V字状的直线槽并薄壁化了的部分，只要是在连接部22a中局部地薄壁化了的部分即可。
如图3所示，第2连接部23跨越间隔S1例如在x轴方向上配置于第1连接部22的两侧。第2连接部23在第2连接部23的温度达到了预先设定的温度时成为非导通状态。作为第2连接部23，例如能使用PTC(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)热敏电阻，在该情况下，第2连接部23在达到了预先设定的温度的情况下绝缘化。不过，第2连接部23只要是在达到了预先设定的温度的情况下成为非导通状态的元件即可。此外，对于预先设定的温度在后叙述。
以用这样的外部端子板12的第1连接部22和反转板14夹着的方式，配置有圆柱状的载荷传递部11d。载荷传递部11d的z轴+侧的端部在第1连接部22的脆弱部22b的附近连接于该第1连接部22，铆接部11c位于第1连接部22的脆弱部22b的附近。若采用这样的构成，则能利用作为固定点的铆接部11c来将载荷传递部11d的上推力(日文：突き上げ力)切实地向第1连接部22的脆弱部22b传递，由此，能使第1连接部22的脆弱部22b切实地断裂。顺便说一下，本实施方式的载荷传递部11d的z轴+侧的端部嵌合于第1连接部22。此外，本实施方式的载荷传递部11d的z轴+侧的端部连接于第1连接部22，但是只要在正常使用状态大致抵接于第1连接部22的z轴-侧的面即可。
接下来，对二次电池1内的压力上升而将第1部分20与第2部分21的电连接截断时的动作进行说明。
如图7和图8所示，在二次电池1中，在内部成为高温而电池壳体2内的压力上升时，反转板14由压力按压而朝向z轴+方向变形成凸状。也就是说，反转板14以向后弯曲的方式变形。通过该变形，载荷被经由载荷传递部11d向第1连接部22传递。此时，因载荷传递部11d的上推力，第1连接部22的脆弱部22b断裂，第1连接部22以在第1连接部22的y轴-侧的端部与x轴平行的轴(即，与通过阳极侧集电体5的紧固连结部5b和接线端13的轴正交的轴)为大致中心地弯折的方式移位。由此，通过第1连接部22实现的第1部分20与第2部分21的电连接被截断。
另一方面，在成为了高温的电池壳体2的内部的热经由阳极侧集电体5和第1部分20而向第2连接部23传递，或者通过第1连接部22实现的第1部分20与第2部分21的电连接被截断而电流集中于第2连接部23、第2连接部23达到预先设定的温度时，第2连接部23成为非导通状态。由此，通过第2连接部23实现的第1部分20与第2部分21的电连接被截断。顺便说一下，通过第1连接部22实现的第1部分20与第2部分21的电连接的截断和通过第2连接部23实现的第1部分20与第2部分21的电连接的截断的顺序，哪个在先均可，也可以是同时。
在此，预先设定的温度优选设定为电池壳体2内的压力达到预定的压力而将第1部分20与第2部分21的电连接截断时的电池壳体2内的温度，例如100℃左右。不过，预先设定的温度只要设定为能够在二次电池1过充电时将第1部分20与第2部分21的电连接截断的温度即可。
通过这样地第1连接部22的脆弱部22b断裂且第2连接部23成为非导通状态，从而第1部分20与第2部分21的电连接被截断。在此，在如上述那样因反转板14的向后弯曲而使第1连接部22的脆弱部22b断裂的情况下，第1连接部22的脆弱部22b的z轴方向上的厚度和y轴方向上的长度需要设定成因反转板14的向后弯曲而该第1连接部22的脆弱部22b断裂。因此，第1连接部22的脆弱部22b的导通面积变窄，第1连接部22的脆弱部22b的电阻变大。
另一方面，为了确保能降低第1连接部22的脆弱部22b的电阻的导通面积，在设定脆弱部22b的z轴方向上的厚度和y轴方向上的长度时，需要增加用于使脆弱部22b断裂的反转板14的移位量，并需要在电池壳体2内确保用于反转板14移位的空间。因此，电池壳体2内的无效空间(英文：dead space)增加，容量密度下降。
与此相对，本实施方式的二次电池1，除了第1连接部22之外还利用第2连接部23将第1部分20与第2部分21电连接，因此能降低阳极侧集电体5与接线端13的导通路径上的阻抗。由此，本实施方式的二次电池1，与仅利用第1连接部22将第1部分20与第2部分21电连接的情况相比，能缩小第1连接部22的脆弱部22b的导通面积。因此，能抑制用于使第1连接部22的脆弱部22b断裂的反转板14的移位量的增加。因此，能抑制电池密度的下降。
这样，本实施方式的二次电池1能一边抑制电池密度的下降、一边降低在正常使用时阳极侧集电体5与接线端13的导通路径上的阻抗。
另外，在本实施方式中，第1连接部22弯折而该第1连接部22的脆弱部22b逐渐断裂的方向、和该脆弱部22b所延伸的方向大致平行地配置，因此在第1连接部22弯折时应力集中于脆弱部22b，与第1连接部22弯折而脆弱部22b逐渐断裂的方向、和该脆弱部22b所延伸的方向大致正交的情况相比，能以小的载荷来使第1连接部22的脆弱部22b断裂。因此，与第1连接部22弯折而脆弱部22b逐渐断裂的方向、和该脆弱部22b所延伸的方向大致正交的情况相比，能抑制反转板14的移位量。
在此，如图4和图7所示，优选的是，在第1连接部22的y轴-侧的端部为了诱发该第1连接部22的弯折而形成薄壁部22c。由此，能以小的力使第1连接部22弯折，能抑制反转板14的移位量。
另外，优选的是能在二次电池1的正常使用状态下抑制第2连接部23的发热来防止第2连接部23的误动作的构成。例如，优选的是，通过使第2连接部23的电阻值比第1连接部22的脆弱部22b的电阻值高，从而在二次电池1的正常使用状态下抑制向第2连接部23的电流集中并抑制第2连接部23的发热。
＜实施方式2＞
在实施方式1中，将第1连接部22中的x轴+侧的端部和x轴-侧的端部连接于第2部分21，但也可以是，如图9所示，将第1连接部22中的y轴+侧的端部连接于第2部分21中的缺口部21b的底部。在该情况下，也沿着第1连接部22中的与第2部分21连接的连接部形成脆弱部22b。
另外，也可以是省略了第1部分20的缺口部20b或第2部分21的缺口部21b的形态。例如，如图10所示，在省略第1部分20的缺口部20b的情况下，优选的是，将第1连接部22的y轴-侧的端部连接于第1部分20的y轴+侧的端面，并将第1连接部22的y轴+侧的端部在配置于第2部分21的缺口部21b内的状态下连接于该第2部分21。
总之，第1连接部22只要以通过反转板14的移位而第1部分20与第2部分21的电连接被截断的方式连接于第1部分20和第2部分21即可。
本发明不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明的要旨的范围内进行下述那样的各种变形。
例如，上述实施方式的第2连接部23配置于第1连接部22的两侧，但是第2连接部23的配置和个数可以适当地变更。
例如，在上述实施方式中，使用了反转板14来作为移位部，但是移位部只要是能基于电池壳体2内的压力变化而在z轴方向上移位的构成即可。
根据以上的本发明的说明，可以明确能对本发明进行各种变形。这样的变形不被视为是超出本发明的思想和范围的技术方案，另外，所有的本领域的技术人员容易想到那样的改良都包含于以下的权利要求书。

Claims (7)

1.一种二次电池，具备：外部端子，其将电池壳体内的集电体与接线端电连接；和移位部，其根据所述电池壳体内的压力的上升朝向该电池壳体的外侧移位，
所述外部端子具备：第1部分，其电连接于所述集电体；第2部分，其电连接于所述接线端；第1连接部，其将所述第1部分与所述第2部分电连接；以及第2连接部，其与所述第1连接部不同并将所述第1部分与所述第2部分电连接，
所述第1连接部，在所述移位部的向所述电池壳体的外侧的移位传递到了所述第1连接部的情况下断裂，
所述第2连接部，在该第2连接部的温度达到了预先设定的温度的情况下成为非导通状态。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
所述第2部分具有缺口部，所述第1连接部的至少一部分配置于所述第2部分的缺口部内。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，
所述第1部分具有缺口部，所述第1连接部的至少一部分配置于所述第1部分的缺口部内。
4.根据权利要求1所述的二次电池，
在所述第1连接部中的与所述第2部分连接的连接部形成有脆弱部。
5.根据权利要求4所述的二次电池，
所述二次电池具备载荷传递部，所述载荷传递部将所述移位部的向所述电池壳体的外侧的移位向所述第1连接部传递，
所述移位部设置于所述电池壳体的盖部，根据所述电池壳体内的压力变化而移位。
6.根据权利要求5所述的二次电池，
所述载荷传递部配置于所述脆弱部的附近。
7.根据权利要求4所述的二次电池，
所述集电体具备与所述外部端子电连接的紧固连结部，
所述第1连接部能够以相对于通过所述紧固连结部和所述接线端的轴正交的轴为中心弯折，
所述脆弱部与通过所述紧固连结部和所述接线端的轴平行地延伸。
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