CN110268545B

CN110268545B - 电池

Info

Publication number: CN110268545B
Application number: CN201880008770.7A
Authority: CN
Inventors: 高野晓; 奥谷仰; 榎本武史; 吉田政幹
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: US11664549B2; JPWO2018180436A1; WO2018180436A1; JP6994682B2; US20200020893A1; CN110268545A

Abstract

金属制壳包括：筒状的主体部；开口部，其设在主体部的一个端部，具有开口；以及底部，其封闭主体部的另一个端部，在主体部和开口部中的至少一者设有在主体部的半径方向上向外侧突出的突起部分。

Description

电池

技术领域

本发明涉及金属制壳、特别是电池罐及具备电池罐的电池。

背景技术

一般的圆筒形电池具备发电要素和收纳发电要素的有底圆筒形的电池罐。在电池罐的开口部的开口端附近形成有向内侧突出的环状槽部。通过使封口体支承于槽部而将开口部封口。

在将这样的电池收纳于保持件时，例如通常是如专利文献1所示，使用上保持件和下保持件从上下方向隔着弹性体夹入电池，并通过按压将电池固定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－73845号公报

发明内容

如上所述，以往，作为将电池罐等金属制壳(电池)固定于保持件等的方法，通过按压从上下夹入金属制壳而将该金属制壳固定的方法是主流，固定方法被限定。

此外，在工业上制造多个电池的过程中，对于电池尺寸，很难毫厘不差地进行制造。因此，在使用圆筒单电池来组装电池组(电池盒、电池组件)时，将电池组底面作为组装基准面，从组装基准面借助多个部件(集电板、绝缘部件等)固定组装单电池。其结果，存在如下这样的问题：越是位于上部的电池，由于各部件的公差累积而电池的位置偏差越累积地增大，集电路径的焊接等电池组组装方法也受到限制。

鉴于上述内容，本公开的一个方面涉及一种金属制壳，其包括：筒状的主体部；开口部，其设在所述主体部的一个端部，并具有开口；以及底部，其封闭所述主体部的另一个端部，在所述主体部和所述开口部中的至少一者设有在所述主体部的半径方向上向外侧突出的突起部分。

本公开的另一个方面涉及一种电池，其包括：电极组；电解质；电池罐，其收纳所述电极组和所述电解质；以及封口体，其将所述电池罐的开口封口，其中，

所述电池罐包括：筒状的主体部；开口部，其设在所述主体部的一个端部，并具有所述开口；以及底部，其封闭所述主体部的另一个端部，在所述开口部的开口端附近形成有缩径而成的环状槽部，在所述主体部和所述开口部中的至少一者设有在所述主体部的半径方向上向外侧突出的突起部分。

根据本公开，通过在金属制壳的侧面设有突起部分，从而能够借助该突起部分容易且高精度地固定电池。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电池罐的纵剖视图。

图2是该电池罐的突起部分周边的放大剖视图，是例示将突起部分固定于保持件的方法的图(a)、(b)。

图3是表示图2的电池罐的变形例的、突起部分周边的放大剖视图。

图4是本发明的一个实施方式的电池的纵剖视图。

图5是本发明的一个实施方式的电池安装于保持件而成的电池组件剖视图。

图6是本发明的另一个实施方式的电池罐的截面(a)和例示将突起部分固定于保持件的方法的图(b)。

具体实施方式

本发明的实施方式的金属制壳包括筒状的主体部、设在主体部的一个端部的开口部、封闭主体部的另一个端部的底部、以及在主体部的半径方向上向外侧突出的突起部分。突起部分设在主体部或者开口部中的至少一者，使金属制壳的筒的至少轴线方向上的固定和定位容易。

金属制壳是例如电池罐，但并不限于电池罐，也可以是电容器的壳。例如通过在筒型电解电容器的主体部设置突起部分，从而突起部分对于电解电容器的位置固定和振动防止也是有效的。

在金属制壳是电池罐的情况下，优选的是，在开口部的开口端附近形成有缩径而成的环状槽部。在此，开口部是指不仅包含开口端也包含开口端附近的环状槽部的区域。

另外，缩径是指如下的加工：例如将夹具从外侧按压于电池罐的罐壁，沿着电池罐的周面将罐壁向内侧压入，使罐壁的内表面向内侧突出。

突起部分也可以利用焊接或者粘接等方法安装于主体部或者开口部，但优选与主体部或者开口部一体地形成。通过一体地形成，从而能够提高突起和电池罐之间的连接强度。如后所述，在缩径工序之后，在将开口部的端部凿紧于内侧利用封口体将开口部封口的工序(封口工序)中，突起部分能与开口部一体地形成。在该情况下，突起部分在主体部的轴线方向上形成在环状槽部和开口端之间的位置。

突起部分在主体部的轴线方向上的规定的位置既可以沿着周向连续地设置，也可以间断地设置。在连续地设置的情况下，作为主体部的整体形状，在该规定位置主体部的外径变大，在外观上成为在筒状的主体部的外周设有所谓的“凸缘”这样的构造。以下，有时将该突起部分简称为“凸缘”。

在将具有突起部分的金属壳固定于保持件等的情况下，在保持件的固定部位设置凹部或者间隙，将突起部分嵌入到该凹部或者间隙而固定则较佳。由此，能够将金属壳的至少筒的轴线方向上的位置固定，轴线方向上的定位精度提高。此外，组装加工变容易，而且加工方法的选项增加。并且，通过将突起部分的侧面焊接或者粘接于保持件，从而能够进行更牢固的固定。

在以往技术中，在使用圆筒单电池来组装电池组(电池盒、电池组件)的情况下，将电池组底面作为组装基准面，从组装基准面借助多个部件(集电板、绝缘部件等)固定组装单电池。其结果，越是位于上部的电池，则各部件的公差越累积，电池的位置偏差越增大。与此相比较，在本实施方式的金属制壳中，通过使用突起部分，从而能够不借助多个部件地进行组装，此外，由于定位的基准是突起部分的位置，因此能够减小电池位置的偏差。能够精度良好地进行电池的定位和焊接部位的定位。由此，能够消除组装方法的限制。

作为突起部分的形状，并不限于突起部分沿着与主体部的轴线垂直的方向延伸的形状。例如，突起部分也可以沿着相对于与轴线垂直的方向以规定的角度倾斜的方向延伸。或者，例如作为突起部分的形状，突起部分也可以具有朝向主体部的轴线方向弯折或者弯曲的侧面。

在突起部分相对于轴线的垂直方向倾斜地设置的情况和突起部分具有弯折或者弯曲的侧面的情况下，通过突起部分具有相对于与主体部的轴线垂直的平面倾斜的侧面，从而作为用于将金属制壳固定于保持件的钩发挥功能。由此，能够使金属制壳相对于保持件装拆自如，并且能够进行精度较佳的更牢固的固定。此外，除了能够将金属制壳的轴线方向上的位置固定之外，也能够将与轴线垂直的方向上的位置固定。

图1用放大剖视图表示作为具有突起部分的金属制壳的电池罐的一个例子。图2是该电池罐的突起部分周边的放大剖视图。另外，由于图1所示的电池罐是完成了缩径和封口后的状态，因此是已经在电池罐的内部填充了电极组和电解质的状态，但为了避免变复杂，在图1中省略了图示。此外，图1是特别强调突起部分和缩径部来描绘的示意图，图中所示的除了突起部分之外的电池的构成要素的尺寸比与实际的尺寸比未必一致。这一点在之后的附图中也是同样的。

电池罐100具备筒状的主体部110、设在主体部110的一个端部的开口部120、以及封闭主体部110的另一个端部的底部130。在开口部120的开口端附近通过缩径而形成有环状槽部120G。并且，在环状槽部120G和开口端之间设有突起部分(凸缘)150。突起部分150具有两个侧面151、152。

在此，突起部分的“侧面”是指构成突起部分的表面的面，且是与突起部分的突出方向实质上平行地沿着突起部分的突出方向延伸的面。在图1中，凸缘的上表面和下表面(与主体部的轴线垂直的面)相当于突起部分150的侧面151和侧面152。

为了将该电池罐100固定于保持件200，在图2的(a)的例子中，将突起部分150嵌入到由包含上保持件202和下保持件203的保持件200形成的间隙201。并且，通过将侧面151、152中的至少一个面焊接或者粘接于保持件200，从而使向保持件200进行的固定变牢固。或者，在图2的(b)的例子中，通过将突起部分150的下侧面152和保持件200的上表面粘接，从而将电池罐100固定于保持件200。另外，在图2的(b)中例示出突起部分150具有根部分的壁厚厚于顶端部的壁厚的截面形状的情况。由此，能够提高突起部分的强度。此外，通过增大作为粘接部位的下侧面152的面积，从而能够提高固定强度。

突起部分的突出长度(高度)H也取决于电池罐的尺寸、电池罐和保持件的材质，但优选为主体部的半径的1％～50％的长度。同样，突起部分的宽度(厚度)也取决于电池罐的尺寸、电池罐和保持件的材质，但优选的是，突起部分的最大的厚度W是主体部的壁厚的0.3倍～10倍。

图3是电池罐的突起部分周边的放大剖视图，针对突起部分的形状，示出与图2不同的变形例。在图3的(a)中，突起部分150向相对于与主体部的轴线垂直的方向倾斜少许的方向突出。在图3的(b)中，侧面151、152中的一个侧面(侧面151)成为朝向主体部的轴线方向弯曲的曲面。在图3的(c)中，侧面151包含朝向主体部的轴线方向弯折而成的两个侧面151a和侧面151b。

在上述图3的(a)～图3的(c)中，突起部分150以其一个侧面(侧面151)相对于与主体部的轴线垂直的平面倾斜的方式形成。由此，突起部分150作为用于将电池罐100固定于保持件200的钩发挥功能。由此，能够进行电池罐100和保持件200之间的精度较佳的固定，通过将钩形状的突起部分夹入于保持件而固定，从而不仅电池罐沿轴线方向的错位受到限制，电池罐沿与轴线垂直的方向(横向)的错位置也受到限制。另外，图3的(a)中的突起部分150的倾角θ优选为－45°～+45°的范围。

典型地讲，电池罐的主体部的横截面形状是圆形或者近似圆形的形状，但并不限定于此。主体部的长度、内径、壁厚也没有特别的限定。与电池尺寸相应地决定槽部向内侧突出的突出宽度(槽深)，但并没有特别的限定。

电池罐的材质使用例如铁、铁合金、不锈钢、铝、铝合金等，但并没有特别的限定。

电池的种类并没有特别的限定，上述电池罐适合例如装入到要求高抗震性的电池组件中的锂离子二次电池的电池壳。

接着，对使用上述电池罐的圆筒形电池的一个例子进行说明。

圆筒形电池具备电极组、电解质、收纳电极组和电解质的电池罐、以及将电池罐的开口封口的封口体。更具体地讲，为了抑制内部短路，在电池罐的环状槽部和电极组的开口部侧的端面之间配置有第1绝缘板。同样，在电池罐的底部和电极组的底部侧的端面之间配置有第2绝缘板。

第1绝缘板的材质和第2绝缘板的材质是将例如环氧树脂这样的绝缘性树脂作为主要成分的材料，优选的是，在芯材中含有绝缘性的纤维状材料。

以下，参照图4以锂离子二次电池为例说明本发明的一个实施方式的筒形电池。图4是锂离子二次电池的纵剖视图。

锂离子二次电池(以下，称为电池)10具备电极组18、电解质(未图示)、以及收纳上述的电极组18和电解质的电池罐100。电极组18是通过将正极板15和负极板16隔着分隔件17地卷绕而形成的。在电池罐100的开口端附近形成有环状槽部120G。在电极组18的一个端面和环状槽部120G之间配置有第1绝缘板23。在电极组18的另一个端面和电池罐100的底部130之间配置有第2绝缘板24。

电池罐100的开口部被在周缘部具备垫圈21的封口体11封口。封口体11具备阀构件(日文：弁体)12、金属板13、以及夹设在阀构件12的外周部和金属板13的外周部之间的环状的绝缘构件14。阀构件12和金属板13在各自的中心部互相连接。从正极15导出来的正极引线15a连接于金属板13。因而，阀构件12作为正极的外部端子发挥功能。从负极16导出来的负极引线16a连接于电池罐100的底部内表面。

正极板15具备箔状的正极集电体和形成在该正极集电体的表面的正极活性物质层。作为正极集电体的材料，可以使用铝、铝合金、不锈钢、钛、钛合金等。作为正极活性物质，优选使用锂过渡金属复合氧化物。可以使用含有锂和从由例如钴、锰、镍、铬、铁及钒构成的组中选择的至少1种的复合氧化物。

负极板16具备箔状的负极集电体和形成在该负极集电体的表面的负极活性物质层。作为负极集电体的材料，可以使用铜、铜合金、镍、镍合金、不锈钢等。作为负极活性物质，可以使用能可逆地吸存、放出锂离子的碳材料，例如天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、氧化锡、氧化硅等。

作为分隔件17，可以使用例如由聚烯烃形成的微多孔膜。作为聚烯烃，可以例示出聚乙烯、聚丙烯、乙烯－丙烯共聚物等。

电解质具备非水溶剂和溶解于非水溶剂的锂盐。作为非水溶剂，可以使用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯以及碳酸丁烯酯等环状碳酸酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等链状碳酸酯，羧酸酯以及链状醚等。作为锂盐，可以使用LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄等。

接着，对在电池罐形成突起部分的方法进行说明。在本实施方式中，对于突起部分150的形成，其是在利用封口体11将电池罐100的开口部封口的工序中利用与封口同一个工序形成的。

在该封口工序中，通过利用封口模具的上模和下模夹入开口部的侧面而形成突起部分，之后隔着垫圈21将开口部端部凿紧、封口，从而能够将突起部分150与开口部一体地形成。此外，通过改变封口模具的形状，从而能够形成任意形状的突起部分。

图5是表示本发明的一个实施方式的筒形电池安装于保持件而成的电池组件210的一个例子的剖视图。在图5中示出了安装固定于保持件200的两个电池10。保持件200包含上保持件202和下保持件203。上保持件202和下保持件203利用螺纹件204螺纹固定。

电池10构成为，设于上保持件202的板簧(连接部)205和设于下保持件203的板簧(连接部)206与该电池10的正负两电极接触，能够供给电力。板簧205、206分别与集电部207连接，相邻的电池10相互连接。板簧205、206的不与电池10和集电部207接触的外周被绝缘部208所包围。

并且，上保持件201和下保持件202从上下夹入形成为钩状的突起部分150，由此，以使电池10不会沿着轴线方向(保持件的上下方向)和与轴线垂直的方向(横向)移动的方式，将电池10的保持件内的位置定位、固定。

图6是作为具有突起部分的金属制壳的电池罐的另一个例子的剖视图和表示利用保持件固定该电池罐的突起部的方法的放大图。

突起部分(凸缘)150设为与底部130成为同一个面。突起部分150具有两个侧面151、152，下侧面151和底部130连续，成为同一个面。

突起部分150被上保持件202和下保持件203从上下夹入，由此电池10以不会沿着横向移动的方式被定位、固定。

也可以在下保持件203设置用于冷却电池的冷却机构，优选的是，形成采用导通制冷剂的方式的液冷机构、采用风扇等的气冷机构。

特别是，在这样设有冷却机构的情况下，通过在底部130的同一个面的位置设置突起部分，从而下保持件203和电池底部130之间的设置面积增加，能够利用下保持件203促进电池10的冷却效果。

产业上的可利用性

本发明的金属制壳作为电池罐而言是有用的，特别是对于装入到要求高耐震性的电池组件中的锂离子二次电池的电池罐而言是有用的。

附图标记说明

10、锂离子二次电池；11、封口体；12、阀构件；13、金属板；14、绝缘构件；15、正极板；15a、正极引线；16、负极板；16a、负极引线；17、分隔件；18、电极组；21、垫圈；23、第1绝缘板；24、第2绝缘板；100、电池罐；110、主体部；120、开口部；120G、环状槽部；121G、最缩径部；122G、槽上部；123G、槽下部；30、底部；150、突起部；151、152、突起部分的侧面；200、保持件；201、间隙；202、上保持件；203、下保持件；204、螺纹件；205、206、板簧；207、集电部；208、绝缘部；210、电池组件。

Claims

1.一种电池，其包括：

电极组；

电解质；

电池罐，其收纳所述电极组和所述电解质；以及

封口体，其将所述电池罐的开口封口，其中，

所述电池罐包括：

筒状的主体部，其在轴向上连续地延伸；

开口部，其以自所述主体部连续的方式设在所述主体部的所述轴向上的一个端部，并具有开口，该开口部在轴向上连续地延伸；以及

底部，其封闭所述主体部的所述轴向上的另一个端部，

自所述主体部和所述开口部中的至少一者的外侧面设有在与所述轴向垂直的半径方向上朝向外侧立起设置的突起部分，

所述突起部分在所述轴向上设于所述主体部的所述底部侧的端部与所述开口部的所述开口侧的端部之间。

2.根据权利要求1所述的电池，其中，

在所述开口部的开口端附近形成有缩径而成的环状槽部，

所述突起部分在所述轴向上设在所述环状槽部和所述开口端之间的位置。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述突起部分在所述轴向上的规定的位置沿着周向连续地或者间断地设置。

4.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述突起部分具有相对于与所述主体部的轴线垂直的平面倾斜的侧面。

5.根据权利要求4所述的电池，其中，

所述侧面朝向所述轴向弯折或者弯曲。

6.根据权利要求4所述的电池，其中，

所述突起部分向相对于所述主体部的轴线的垂直方向倾斜的方向突出。

7.根据权利要求6所述的电池，其中，

所述突起部分相对于所述主体部的轴线的垂直方向在－45°～+45°的范围内倾斜地突出。

8.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述突起部分的突出长度H是所述主体部的半径的1％～50％的长度。

9.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述突起部分的最大厚度W是所述主体部的壁厚的0.3倍～10倍。

10.根据权利要求1所述的电池，其中，

在所述开口部的开口端附近形成有缩径而成的环状槽部，

所述突起部分在所述轴向上设在所述环状槽部和所述底部之间的位置。

11.一种电池，其包括：

电极组；

电解质；

电池罐，其收纳所述电极组和所述电解质；以及

封口体，其将所述电池罐的开口封口，其中，

所述电池罐包括：

筒状的主体部；

开口部，其设在所述主体部的一个端部，并具有开口；以及

底部，其与所述主体部连续，并封闭所述主体部的另一个端部，

自所述主体部的侧面设有在与所述主体部的轴向垂直的半径方向上朝向外侧自所述主体部连续地突出的突起部分，

所述突起部分的所述底部侧的端部与所述底部连续，

所述突起部分在所述电池罐中在所述半径方向上是最向外突出的部分。

12.根据权利要求11所述的电池，其中，

所述突起部分设为与所述底部成为同一个面。