CN108091814A - 密闭型电池 - Google Patents

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Abstract

一种密闭型电池，具备外装体、集电端子、形成中空部的中空铆接件、以及配置于集电端子与中空铆接件之间的反转板。集电端子包括：凸部；周缘部；以及缺口部，其以围绕凸部的方式设置于周缘部，并以减少集电端子的厚度的方式形成。凸部在凸部的突出方向上具有比周缘部的厚度厚的厚度。在反转板设置有供凸部嵌合的嵌合部。密闭型电池具备焊接部，该焊接部具有与中空铆接件相对的顶面，并在凸部与嵌合部之间将集电端子与反转板接合。

Description

密闭型电池
技术领域
本发明一般涉及密闭型电池，更特定而言，涉及具备电流截断机构(CID：CurrentInterrupt Device)的密闭型电池。
背景技术
关于相关技术的密闭型电池，例如，在日本特开2015-60751中公开了一种以能够从外部识别电流截断机构进行了工作为目的的二次电池(日本特开2015-60751)。
日本特开2015-60751所公开的二次电池具备电流截断机构以及压敏部件。电流截断机构具有向二次电池的外部侧具有开口的连接端子、和连接于连接端子的反转板。压敏部件设置成将连接端子的开口密封。与由反转板和连接端子包围的空间的压力的上升相应地，压敏部件的状态发生变化。
另外，在日本特开2016-96014中公开了一种二次电池，该二次电池以提高伴随电池容器的内压上升而发生变形来截断外部端子与电池容器内的卷绕电极组之间的电流路径的膜片(英文：diaphragm)、与构成上述电流路径的部件之间的焊接质量为目的(日本特开2016-96014)。
在日本特开2016-96014所公开的二次电池中，膜片构成为，焊接于构成电流路径的部件的部分的壁厚比因内压上升而发生变形的变形部的壁厚厚。
另外，在日本特开2014-139904中公开了一种方形二次电池，该方形二次电池以在内压上升了时切实且稳定地截断电流为目的(日本特开2014-139904)。
日本特开2014-139904所公开的方形二次电池具有：连接端子，其插通于在电池盖开口的开口部；导线，其配置于电池内，连接于连接端子；以及膜片，其连接于导线，因电池内的内部压力的上升而发生变形。膜片经由密封部件而凿密固定于导线。
发明内容
如上述的专利文献所公开的那样，已知有一种具备电流截断机构的密闭型电池，所述电流截断机构，在收纳电池要素的外装体的内压上升至预定的压力以上的情况下反转板发生变形，由此截断电池要素与外部端子之间的电流的流动。
在这样的密闭型电池中，在外装体内连接于电池要素的集电端子、与反转板通过焊接而接合。此时，有可能会因集电端子与反转板的焊接工序而导致在反转板发生变形时的外装体的内压(反转压)产生偏差(日文：ばらつき)。另外，为了维持高的密闭型电池的可靠性，需要降低在焊接集电端子与反转板时产生的飞溅物(英文：spatter)等异物侵入电池内部的可能性。
因此，本发明提供一种如下密闭型电池：在具备电流截断机构的密闭型电池中，抑制在反转板的反转压产生偏差，并且降低异物侵入电池内部的可能性。
本发明的密闭型电池是具备电流截断机构的密闭型电池。密闭型电池具备：外装体，其收纳电池要素；集电端子，其在外装体内连接于电池要素；中空部件，其形成与外装体的外部连通的中空部；反转板，其配置于集电端子与中空部件之间，在外装体的内压上升至预定的压力以上时发生变形，由此截断电池要素与设置于外装体的外部的外部端子之间的电流的流动；以及焊接部，其具有与中空部件相对的顶面，在凸部与嵌合部之间将集电端子与反转板接合。集电端子包括：凸部，其朝向中空部件突出；周缘部，其沿着凸部的周缘设置；以及缺口部，其以围绕凸部的方式设置于周缘部，并以在凸部的突出方向上减少集电端子的厚度的方式形成。凸部在凸部的突出方向上具有比周缘部的厚度厚的厚度。在反转板设置有供凸部嵌合的嵌合部。
根据像这样构成的密闭型电池，通过在将凸部嵌合于嵌合部的状态下将集电端子与反转板焊接，从而能够在凸部与嵌合部之间进行集电端子与反转板的对接焊接，另外，能够在焊接部容易地确保集电端子的厚度方向上的焊接余量。另外，能够防止反转板相对于集电端子的焊接位置发生偏离。由此，能够抑制因集电端子与反转板的焊接工序而导致在反转板的反转压产生偏差的这一情况。另外，焊接部具有与中空部件相对的顶面，并是从外装体的外侧焊接集电端子与反转板而得到的部位。由此，能够降低飞溅物等异物侵入电池内部的可能性。
另外，也可以是，嵌合部是贯通反转板的贯通孔。根据像这样构成的密闭型电池，能够更有效地防止反转板相对于集电端子的焊接位置发生偏离。
另外，也可以是，反转板包括凹陷部，所述凹陷部在反转板面向凸部的一侧呈凹形状，在反转板面向中空部件的一侧呈凸形状。也可以是，嵌合部通过凹陷部所呈的凹形状而构成。
根据像这样构成的密闭型电池，能够在焊接部更容易地确保集电端子的厚度方向上的焊接余量。
如以上所说明的那样，根据本发明，能够提供一种如下密闭型电池：在具备电流截断机构的密闭型电池中，抑制在反转板的反转压产生偏差，并且降低异物侵入电池内部的可能性。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术和工业重要性进行说明，在附图中同样的附图标记表示同样的部件，并且其中：
图1是示出本发明的实施方式1中的密闭型电池的立体图。
图2是示出沿着图1中的II-II线上的密闭型电池的剖视图。
图3是放大示出由图2中的双点划线III包围的范围的剖视图。
图4是单独示出图2中的集电端子的俯视图。
图5是单独示出图2中的反转板的俯视图。
图6是示出在图1中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。
图7是示出在比较例中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。
图8是放大示出由图6中的双点划线VIII包围的范围的剖视图。
图9是放大示出由图6中的双点划线VIII包围的范围的剖视图。
图10是示出本发明的实施方式2中的密闭型电池的剖视图。
图11是示出在图10中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下所参照的附图中，对相同或者与其相当的部件标注相同的编号或者标号。
(实施方式1)图1是示出本发明的实施方式1中的密闭型电池的立体图。图2是示出沿着图1中的II-II线上的密闭型电池的剖视图。
参照图1以及图2，本实施方式中的密闭型电池10用于车辆驱动，例如，搭载于以汽油发动机、柴油发动机等内燃机、和由能够充放电的电池供给电力的马达为动力源的混合动力汽车、能够进行外部充电的插电式混合动力汽车、电动汽车等。
密闭型电池10具有电池要素12、外装体14、正极端子21P及负极端子21N、以及集电端子51。
电池要素12通过正负的电极隔着分隔件层叠而构成。外装体14通过壳体15与封口体16组合而构成。壳体15以及封口体16由铝等金属形成。壳体15具有向一个方向开口的大致长方体的壳体形状，在其内部收纳有电解液和电池要素12。封口体16具有在俯视下为矩形的平板形状，且设置成堵住壳体15的开口。封口体16焊接于壳体15。在封口体16设置有贯通孔17。
正极端子21P及负极端子21N作为密闭型电池10的外部端子21而设置于外装体14的外部。
集电端子51设置于外装体14的内部。集电端子51在外装体14内连接于电池要素12。
密闭型电池10具备电流截断机构，所述电流截断机构在外装体14的内压上升至预定的压力以上的情况下，截断电池要素12与外部端子21之间的电流的流动。电流截断机构设置于正极端子21P及负极端子21N中的至少任一方。以下，对电流截断机构的构造详细地进行说明。
密闭型电池10还具有绝缘体23、衬垫(英文：gasket)25、中空铆接件31、反转板41、以及多个树脂固定件57。
绝缘体23设置于外装体14的外部。绝缘体23从外装体14的外部与封口体16重叠。绝缘体23介于封口体16与外部端子21之间。绝缘体23由绝缘性材料形成，使封口体16与外部端子21之间电绝缘。
中空铆接件31由导电性材料形成。中空铆接件31作为形成中空部36的中空部件而设置。中空部36沿着假想的中心轴101延伸，并与外装体14的外部(外部空间)连通。中空铆接件31插通于在封口体16设置的贯通孔17。中空铆接件31在外装体14的外部连接于外部端子21，在外装体14的内部连接于反转板41。中空铆接件31将外部端子21与反转板41之间电连接。
更具体而言，中空铆接件31具有筒部33、第1凸缘部32、第2凸缘部34以及外周缘部35作为其构成部位。
筒部33具有以中心轴101为中心而呈筒状地延伸的形状。筒部33具有圆筒形状。中空铆接件31中的筒部33插通于贯通孔17。筒部33设置成在外装体14的外部贯通绝缘体23以及外部端子21。
第1凸缘部32设置于筒部33的朝向外装体14的外部呈筒状地延伸的端部。第1凸缘部32具有以中心轴101为中心向中心轴101的半径方向外侧扩展的凸缘形状。第1凸缘部32与外部端子21接触。绝缘体23以及外部端子21被夹持于第1凸缘部32与封口体16之间。
第2凸缘部34设置于筒部33的朝向外装体14的内部呈筒状地延伸的端部(筒部33的与设置有第1凸缘部32的端部相反的一侧的端部)。第2凸缘部34具有以中心轴101为中心向中心轴101的半径方向外侧扩展的凸缘形状。外周缘部35设置于第2凸缘部34的外周缘。外周缘部35设置成从第2凸缘部34的外周缘在中心轴101的轴向上向靠近集电端子51的方向弯折。后述的反转板41的外周缘部42嵌合于外周缘部35的内侧。
衬垫25介于封口体16与中空铆接件31之间。衬垫25作为封口体16与中空铆接件31之间的密封件而设置。
图3是放大示出由图2中的双点划线III包围的范围的剖视图。图4是单独示出图2中的集电端子的平面图。图5是单独示出图2中的反转板的平面图。
参照图1～图5，反转板41由导电性材料形成。反转板41在中心轴101的轴向上配置于中空铆接件31(第2凸缘部34)与集电端子51之间。反转板41连接于中空铆接件31以及集电端子51。反转板41将中空铆接件31与集电端子51之间电连接。
反转板41由在俯视下为圆形的薄板形成。反转板41设置成使得其俯视下的圆形的中心与中心轴101重叠。反转板41作为整体具有翘曲形状，所述翘曲形状在中心轴101的轴向上与中空铆接件31相对的一侧成为凹，在中心轴101的轴向上与集电端子51相对的一侧成为凸。
反转板41具有倾斜部43以及外周缘部42作为其构成部位。倾斜部43具有如下形状：一边在中心轴101的轴向上从集电端子51向靠近中空铆接件31的方向倾斜，一边从中心轴101的半径方向内侧向半径方向外侧扩展。外周缘部42设置于倾斜部43的外周缘。外周缘部42具有如下环形状：在中心轴101的轴向上具有一定的厚度，并且以中心轴101为中心进行环绕。
在反转板41设置有嵌合部44。嵌合部44设置于倾斜部43的内周缘。在本实施方式中，嵌合部44作为在中心轴101的轴向上贯通反转板41的贯通孔而设置。嵌合部44具有以中心轴101为中心的圆形的开口形状。嵌合部44设置成在中心轴101的轴向上与中空铆接件31(中空部36)相对。
集电端子51具有板状部56作为其构成部位。板状部56具有板形状。板状部56配置成在中心轴101的轴向上与中空铆接件31(第2凸缘部34以及外周缘部35)相对。
在板状部56形成有多个贯通孔55。在多个贯通孔55分别安装有多个树脂固定件57。树脂固定件57具有基座部57j作为其构成部位。基座部57j设置成从板状部56朝向中空铆接件31突出。反转板41的外周缘部42以及中空铆接件31的外周缘部35载置于基座部57j。
集电端子51(板状部56)具有凸部52、周缘部53以及缺口部54作为其构成部位。
凸部52设置成朝向中空铆接件31(中空部36)突出。凸部52具有以周缘部53为基准在中心轴101的轴向上突出的凸形状。在从中心轴101的轴向观察的情况下，凸部52在俯视下为圆形。凸部52嵌合于反转板41的嵌合部44。
周缘部53沿着凸部52的周缘设置。在从中心轴101的轴向观察的情况下，周缘部53设置于环绕凸部52的周围的区域。在将凸部52的突出方向、即中心轴101的轴向上的集电端子51的长度称为厚度的情况下，凸部52具有比周缘部53的厚度厚的厚度。
周缘部53具有厚壁部53p和薄壁部53q作为其构成部位。厚壁部53p沿着凸部52的周缘设置。薄壁部53q沿着厚壁部53p的周缘设置。周缘部53具有薄壁部53q的厚度进一步薄于厚壁部53p的厚度的台阶构造(日文：段差構造)。
缺口部54以围绕凸部52的方式设置。从中心轴101的轴向观察时，缺口部54设置于凸部52的外周上。缺口部54设置于周缘部53。缺口部54在周缘部53以减小集电端子51的厚度的方式设置。缺口部54设置于在中心轴101的轴向上与集电端子51与反转板41相对的一侧相反的一侧。缺口部54设置于周缘部53中的厚壁部53p与薄壁部53q的分界。
密闭型电池10还具有焊接部61。焊接部61在凸部52与嵌合部44之间将集电端子51与反转板41接合。焊接部61通过将集电端子51与反转板41焊接而设置。更具体而言，焊接部61是通过利用激光焊接使集电端子51以及反转板41熔融，并且之后凝固，由此互相一体化了的部分。
焊接部61设置于凸部52与嵌合部44在中心轴101的半径方向上对接的部分。焊接部61具有顶面62。顶面62在中心轴101的轴向上与中空铆接件31(中空部36)相对。焊接部61在中心轴101的轴向上从顶面62遍及集电端子51以及反转板41的预定深度地设置。
这样，反转板41在中心轴101的半径方向外侧连接于中空铆接件31，在中心轴101的半径方向内侧连接于集电端子51，由此在外装体14的内部形成收纳电池要素12以及电解液的密闭空间。当外装体14的内压上升时，反转板41如图2中的箭头102所示那样向靠近中空铆接件31的方向变形。此时，集电端子51以缺口部54为起点断裂，由此电池要素12与外部端子21之间的电流的流动被截断。
图6是示出在图1中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。
参照图6，在密闭型电池10的制造方法中，首先，将绝缘体23、外部端子21、衬垫25、中空铆接件31以及反转板41组装于封口体16。此时，对向外装体14的外侧突出的中空铆接件31的顶端部进行铆接加工，由此将绝缘体23、外部端子21以及衬垫25固定于封口体16。
通过焊接将集电端子51与电池要素12接合。接下来，将集电端子51的凸部52嵌合于反转板41的嵌合部44。经由中空部36向嵌合部44与凸部52的对接部分照射激光110(对接焊接)，由此将反转板41与集电端子51接合。
接下来，将通过上述焊接工序获得的装配体配置于壳体15内，通过焊接将封口体16焊接于壳体15。经由设置于封口体16的注液口向壳体15内注入电解液，之后塞住注液口。通过以上的工序，图1中的密闭型电池10完成。
接下来，结合比较例中的密闭型电池的可能性对由图1中的密闭型电池10起到的作用效果进行说明。
图7是示出在比较例中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。参照图7，本比较例中的密闭型电池具有反转板141以及集电端子151来替代密闭型电池10中的反转板41以及集电端子51。
在反转板141没有设置反转板41中的嵌合部44。即，反转板41具有与中心轴101相交的中央部被封闭了的形状。在集电端子151设置有贯通孔81。贯通孔81具有以中心轴101为中心的圆形的开口形状。在具备这样的构成的比较例中的密闭型电池的制造方法中，向反转板141与规定贯通孔81的集电端子151的内壁的角部照射激光(角焊)，由此将反转板141与集电端子151焊接。
反转板141一般具有极小的厚度(例如，0.3mm)。当对这样的薄的(热容量小的)反转板141角焊集电端子151时，激光有可能贯通反转板141、或者有可能焊接热对反转板141的热影响变大，而有可能在反转板141的反转压产生偏差。
另外，在使反转板141与集电端子151经由图2中的树脂固定件57而互相定位的构成中，在进行上述焊接工序时，有可能会发生反转板141与集电端子151之间的位置偏离(贯通孔81与反转板141之间的偏心)，有可能在反转板141的反转压产生偏差。
而且，在进行上述焊接工序时从外装体14的内部侧向角部照射激光，因此飞溅物等异物有可能附着于收纳于电池内部的部件。
根据以上那样的理由，在比较例中的密闭型电池中，难以在反转板141与集电端子151之间的接合部获得稳定的鲁棒性，难以充分降低异物侵入电池内部的可能性。
图8以及图9是放大示出由图6中的双点划线VIII包围的范围的剖视图。在图8中示出了在焊接反转板41与集电端子51时，得到最小限度的反转板41与集电端子51的熔深量(日文：溶け込み量)的情况，在图9中示出了反转板41与集电端子51的熔深量变大了的情况。
参照图6、图8以及图9，在本实施方式中的密闭型电池10中，能够进行凸部52与嵌合部44之间的对接焊接，另外，能够容易地确保焊接部61处的厚度方向上的焊接余量，因此能够防止激光的贯通和/或反转板41过大地承受焊接热的影响。另外，将凸部52嵌合于嵌合部44，由此反转板41与集电端子51互相被高精度地定位。因此，能够抑制因集电端子51与反转板41的焊接工序导致在反转板41的反转压产生偏差的这一情况。
另外，在本实施方式中的密闭型电池10中，从外装体14的外部侧向凸部52与嵌合部44之间的对接部分照射激光110，由此将反转板41与集电端子51焊接。由此，能够充分降低在进行焊接工序时产生的飞溅物120等异物侵入电池内部的可能性。
以下是图8以及图9中所示出的密闭型电池10的构成部件的尺寸的一个例子。凸部52的厚度A＝1.0mm，周缘部53(厚壁部53p)的厚度B＝0.5mm，凸部52的直径φC＝2.0mm，嵌合部44的直径φD＝2.2mm，凸部52与嵌合部44的间隙的大小E＝0.1mm，集电端子51处的熔融部66的中心位置φF＝1.8mm，反转板41处的熔融部66的中心位置φG＝2.4mm，反转板41处的熔融部66的宽度H＝0.4mm，集电端子51处的熔融部66的宽度I＝0.4mm，集电端子51处的熔融部66的深度J(图8)＝0.3mm，反转板41处的熔融部66的深度K(图8)＝0.1mm，反转板41的厚度L＝0.3mm，中空部36(焊接时的开口部)的直径＝5mm，集电端子51处的熔融部66的深度M(图9)＝0.6mm，反转板41处的熔融部66的深度N(图9)＝0.4mm，基于上述的尺寸条件，图8中的反转板41与集电端子51的熔深量为0.9mm3，图9中的反转板41与集电端子51的熔深量为2.58mm3。在该情况下，能够确保焊接部61处的厚度方向上的焊接余量为图8中的焊接余量的大致2.5倍以上。
若对以上所说明的、本发明的实施方式1中的密闭型电池10的构造进行总结说明，则本实施方式中的密闭型电池10是具备电流截断机构的密闭型电池。密闭型电池10具备：外装体14，其收纳电池要素12；集电端子51，其在外装体14内连接于电池要素12；作为中空部件的中空铆接件31，其形成与外装体14的外部连通的中空部36；以及反转板41，其配置于集电端子51与中空铆接件31之间，在外装体14的内压上升至预定的压力以上时发生变形，由此截断电池要素12与设置于外装体14的外部的外部端子21之间的电流的流动。集电端子51包括：凸部52，其朝向中空铆接件31突出；周缘部53，其沿着凸部52的周缘设置；以及缺口部54，其以围绕凸部52的方式设置于周缘部53，并以在凸部52的突出方向上减少集电端子51的厚度的方式形成。凸部52在凸部52的突出方向上具有比周缘部53的厚度厚的厚度。在反转板41设置有供凸部52嵌合的嵌合部44。密闭型电池10具备焊接部61，该焊接部61具有与中空铆接件31相对的顶面62，并在凸部52与嵌合部44之间将集电端子51与反转板41接合。
根据这样构成的本发明的实施方式1中的密闭型电池10，能够抑制在反转板41的反转压产生偏差，并且能够降低异物侵入电池内部的可能性。
(实施方式2)图10是示出本发明的实施方式2中的密闭型电池的剖视图。图10是与实施方式1中的图3对应的图。本实施方式中的密闭型电池与实施方式1中的密闭型电池10相比，基本上具备同样的构造。以下，对于重复的构造，不反复进行其说明。
参照图10，在本实施方式中，反转板41还具有凹陷部45。凹陷部45设置于倾斜部43的半径方向内侧。凹陷部45在反转板41面向凸部52的一侧呈凹形状，在反转板41面向中空铆接件31的一侧呈凸形状。凹陷部45具有有底的圆筒形状。嵌合部44通过凹陷部45所呈的凹形状而构成。
焊接部61在凹陷部45具有顶面62。焊接部61设置成在中心轴101的轴向上从凹陷部45的底部分直到凸部52为止。
图11是示出在图10中的密闭型电池的制造方法中、集电端子与反转板的焊接工序的剖视图。参照图11，在本实施方式中也经由中空部36向凹陷部45的底部分照射激光110，由此将反转板41与集电端子51接合。
以下是图11中所示出的密闭型电池的构成部件的尺寸的一个例子。嵌合部44的深度P＝0.5mm，凹陷部45的底部分的厚度Q＝0.3mm，凸部52的直径φR＝2.0mm，嵌合部44的直径φS＝2.2mm，根据这样构成的本发明的实施方式2中的密闭型电池，能够同样起到实施方式1所记载的效果。另外，能够更容易地确保焊接部61处的厚度方向上的焊接余量。
应该认为，本次公开的实施方式在所有的方面均为例示而并非限制性的内容。本发明的范围并非由上述的说明示出，而是由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
本发明主要应用于具备电流截断机构的密闭型电池。

Claims (3)

1.一种密闭型电池，具备电流截断机构，其特征在于，具备：
外装体，其收纳电池要素；
集电端子，其在所述外装体内连接于所述电池要素；
中空部件，其形成与所述外装体的外部连通的中空部；
反转板，其配置于所述集电端子与所述中空部件之间，在所述外装体的内压上升至预定的压力以上时发生变形，由此截断所述电池要素与设置于所述外装体的外部的外部端子之间的电流的流动；以及
焊接部，其具有与所述中空部件相对的顶面，在凸部与嵌合部之间将所述集电端子与所述反转板接合，其中，
所述集电端子包括：所述凸部，其朝向所述中空部件突出；周缘部，其沿着所述凸部的周缘设置；以及缺口部，其以围绕所述凸部的方式设置于所述周缘部，并以在所述凸部的突出方向上减少所述集电端子的厚度的方式形成，
所述凸部在所述凸部的突出方向上具有比所述周缘部的厚度厚的厚度，在所述反转板设置有供所述凸部嵌合的所述嵌合部。
2.根据权利要求1所述的密闭型电池，其特征在于，
所述嵌合部是贯通所述反转板的贯通孔。
3.根据权利要求1所述的密闭型电池，其特征在于，
所述反转板包括凹陷部，所述凹陷部在所述反转板面向所述凸部的一侧呈凹形状，在所述反转板面向所述中空部件的一侧呈凸形状，
所述嵌合部通过所述凹陷部所呈的凹形状而构成。
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