CN111384354A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有分别与正负的极板连接的集电接头经由集电构件与固定于封口板的引出端子以及外部端子连接的构造的二次电池，在该二次电池中，抑制了集电构件和引出端子的连接部的损伤。具备：外部端子(50、52)，设置在电池壳体(60)的封口板(62)外侧；引出端子(30B、32B)，设置在封口板的内侧，并以与外部端子连接的状态固定于封口板；集电构件(30A、32A)，配置在封口板的内侧，并与引出端子连接；以及多个集电接头(20、22)，在电极体(10)的端部分别与正极板以及负极板连接，多个集电接头与集电构件连接，电极体以多个集电接头在封口板的内侧空间中弯曲的状态收容在电池壳体内。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及具有分别与正负的极板连接的集电接头经由集电构件与固定于封口板的引出端子以及外部端子连接的构造的二次电池。
背景技术
近年来，锂离子二次电池优选用作车辆搭载用电源或者个人计算机以及便携终端的电源。作为这种锂离子二次电池之一，已知有具备正极板以及负极板经由隔板交替层叠的电极体的电池构造。
例如，在专利文献1中公开了一种锂离子二次电池，其将电极体收纳在电池壳体中，该电极体是将多个正极板以及负极板经由隔板层叠而成的。在该公报中，公开了将从电极体的一端引出的引线(接头)的端部与组装在封口板上的内部端子(引出端子)连接后，一边将引线折弯，一边收容在电池壳体的内部空间中，之后，用封口板将电池壳体的开口部进行封口的组装工序。由此，正极板以及负极板分别经由引线以及内部端子与外部端子连接。另外，铆钉状的外部端子贯通封口板，并铆接固定内部端子。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-242957号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所公开的锂离子二次电池的组装工序中，从电极体的一端引出的引线(接头)的端部通过焊接等与内部端子(引出端子)连接。然而，由于内部端子组装在封口板上，因此在将引线的端部与内部端子连接时，封口板成为障碍，作业性差。
因此，为了提高作业性，考虑将从电极体的一端引出的引线(接头)的端部经由集电构件与组装在封口板上的内部端子(引出端子)连接的构造。这种构造能够通过首先将引线(接头)的端部通过焊接等与集电构件连接，之后，将连接有引线的集电构件与组装在封口板上的内部端子(引出端子)连接来进行组装。即，在这种组装工序中，在将引线的端部与集电构件连接时，由于没有成为障碍的封口板，因此作业性大幅度提高。
然而，在这种构造中，集电构件仅与内部端子连接，集电构件自身并不固定于封口板。因此，若对二次电池施加强烈的冲击等，则电极体在电池壳体内移动，由此，集电构件被引线(接头)拉伸。因此，集电构件以集电构件和内部端子(引出端子)的连接部为支点，进行从封口板离开或贴附的振动。其结果，对集电构件和内部端子(引出端子)的连接部施加较大的负载，产生连接部损伤/破损的问题。另外，如专利文献1所公开的二次电池那样，在引线(接头)不经由集电构件而直接与内部端子(引出端子)连接的构造中，由于内部端子(引出电极)固定于封口板，因此不会产生上述那样的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于，提供一种具有分别与正负的极板连接的集电接头经由集电构件与固定于封口板的引出端子以及外部端子连接的构造的二次电池，在该二次电池中，抑制了集电构件和引出端子的连接部的损伤。
用于解决课题的技术方案
本发明所涉及的二次电池具备：电极体，具备正极板以及负极板；电池壳体，具有开口部，并收容电极体；封口板，对开口部进行封口；外部端子，设置在封口板的外侧；引出端子，设置在封口板的内侧，并以与外部端子连接的状态固定于封口板；集电构件，配置在封口板的内侧，并与引出端子连接；以及多个集电接头，在电极体的封口板侧端部分别与正极板以及负极板连接，多个集电接头与集电构件连接，电极体以多个集电接头在封口板的内侧空间中弯曲的状态收容在电池壳体内。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具有分别与正负的极板连接的集电接头经由集电构件与固定于封口板的引出端子以及外部端子连接的构造的二次电池，在该二次电池中，抑制了集电构件和引出端子的连接部的损伤。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的一个实施方式中的二次电池的结构的剖视图。
图2是对二次电池的组装工序进行说明的图。
图3是对二次电池的组装工序进行说明的图。
图4是对二次电池的组装工序进行说明的图。
图5是在图1中对正极外部端子附近进行了放大的部分放大图。
图6是沿着图1的V-V线的剖视图。
图7是变形例1中的沿着封口板的短边方向的正极集电构件附近的部分剖视图。
图8是变形例2中的沿着封口板的短边方向的正极集电构件附近的部分剖视图。
图9是示意性地示出变形例3中的二次电池的结构的剖视图。
附图标记说明
10 电极体
20 正极集电接头
22 负极集电接头
30A 正极集电构件
30B 正极引出端子
32A 负极集电构件
32B 负极引出端子
50 正极外部端子
52 负极外部端子
60 电池壳体
62 封口板
70 连接部
90、92 绝缘构件
91、93 垫片
100 第一弯曲部
110 第二弯曲部
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明不限于以下的实施方式。此外，在不脱离起到本发明的效果的范围的范围内，能够进行适当变更。
图1是示意性地示出本发明的一个实施方式中的二次电池的结构的剖视图。
如图1所示，本实施方式中的二次电池具有：电极体10，具备正极板以及负极板；电池壳体60，收纳电极体10；以及封口板62，对电池壳体60的开口部进行封口。
在电极体10的封口板62侧端部，与正极板连接的多个正极集电接头20被捆扎，并与正极集电构件30A连接。同样地，与负极板连接的多个负极集电接头22被捆扎，并与负极集电构件32A连接。在此，正极集电接头20以及负极集电接头22由金属箔构成。此外，正极集电构件30A以及负极集电构件32A由金属板构成。
正极集电构件30A经由设置在封口板62的内侧的正极引出端子30B与设置在封口板62的外侧的正极外部端子50连接。同样地，负极集电构件32A经由设置在封口板62的内侧的负极引出端子32B与设置在封口板62的外侧的负极外部端子52连接。在此，引出端子30B、32B由金属板构成。
在正极集电构件30A以及正极引出端子30B和封口板62之间，配置有绝缘构件90。同样地，在负极集电构件32A以及负极引出端子32B和封口板62之间，配置有绝缘构件92。此外，正极外部端子50经由垫片91通过铆接加工而固定于封口板62。同样地，负极外部端子52经由垫片93通过铆接加工而固定于封口板62。此外，正极引出端子30B以及绝缘构件90通过正极外部端子50的铆接加工而固定于封口板62。同样地，负极引出端子32B以及绝缘构件92通过负极外部端子52的铆接加工而固定于封口板62。
接下来，参照图2～图4对图1所示的二次电池的组装工序进行说明。
图2是示出与正极板连接的多个正极集电接头20从电极体10的端部突出的状态的立体图。
而且，在该状态下，如图3所示，将多个正极集电接头20捆扎并层叠，载置在正极集电构件30A上。而且，例如通过超声波接合或者电阻焊接使正极集电接头20和正极集电构件30A连接。由此，正极集电接头20和正极集电构件30A通过连接部70连接。
接下来，如图4所示，预先将封口板62、正极外部端子50、绝缘构件90以及正极引出端子30B连接/固定，在它们成为一体的构件上，载置连接有正极集电接头20的正极集电构件30A。此时，正极集电构件30A以与正极引出端子30B的相邻接的方式载置。而且，例如通过激光焊接将正极集电构件30A和正极引出端子30B相接的部分连接。由此，正极集电构件30A和正极引出端子30B通过连接部78连接。之后，使封口板62a按箭头A的方向旋转，将电极体10收容在电池壳体60内。
最后，用封口板62将电池壳体60的开口部进行封口，组装成本实施方式中的二次电池。此时，电极体10以正极集电接头20在封口板62的内侧空间中弯曲的状态收容在电池壳体60中。另外，对于负极集电接头22、负极集电构件32A、负极引出端子32B以及负极外部端子52，也以同样的方法进行组装。
然而，如图4所示，正极集电构件30A仅在正极集电构件30A和正极引出端子30B的相邻部分中的连接部78与正极引出端子30B连接。即，除了连接部78以外，正极集电构件30A仅与绝缘构件90(封口板62)侧抵接，而未固定于封口板62。
图5是在图1中对正极外部端子50附近进行了放大的部分放大图。
如图5所示，若对二次电池施加强烈的冲击等，则电极体在电池壳体内移动，因此，正极集电构件30A被正极集电接头20向箭头P的方向拉伸。由此，正极集电构件30A以正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部78为支点，与绝缘构件90抵接的面31进行从绝缘构件90离开或贴附的振动。其结果，对正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部78施加较大的负荷，连接部78可能损伤/破损。
然而，在本实施方式中，如图6所示，电极体10以多个正极集电接头20在封口板62的内侧空间中具有两个弯曲部100、110的状态收容在电池壳体60内。在此，图6是沿着图1的V-V线的剖视图。
如图6所示，由于多个正极集电接头20具有两个弯曲部100、110，因此由于弯曲的正极集电接头20的弹力所引起的按压力F，正极集电构件30A总是向绝缘构件90(封口板62)侧按压。因此，即使向二次电池施加强烈的冲击等，如图5所示，正极集电构件30A也不会以正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部78为支点进行振动。其结果，能够抑制正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部78的损伤，提高连接部78的可靠性。另外，对于负极集电构件32A和负极引出端子32B的连接部，也起到同样的效果。
此外，本实施方式中的二次电池采用将分别从正负的极板引出的集电接头20、22的端部经由集电构件30A、32A与固定于封口板62的引出端子30B、32B连接的构造。因此，具有这种构造的二次电池能够通过将集电接头20、22的端部与集电构件30A、32A连接，之后，将连接有集电接头20、22的集电构件30A、32A与固定于封口板62的引出端子30B、32B连接来进行组装。其结果，在将集电接头20、22的端部与集电构件30A、32A连接时，由于没有成为障碍的封口板62，因此作业性大幅度提高。
在本实施方式中，通过在多个集电接头20、22上设置两个弯曲部100、110，从而向集电接头20、22自身赋予将集电构件30A、32A向封口板62侧按压的按压力F。为了使该按压力F更有效地发挥，优选按如下形成两个弯曲部100、110。
如图6所示，在封口板62的内侧空间中，在将形成于封口板62侧的弯曲部100作为第一弯曲部，将形成于电极体10侧的弯曲部110作为第二弯曲部时，优选相对于第一弯曲部100的最内层中的弯曲点P1，第二弯曲部110的最内层中的弯曲点Q位于第一弯曲部100的最外层中的弯曲点P2的相反侧。由此，由于能够确切地将按压力F施加于集电构件30A、32A，因此能够进一步增大正极集电接头20的向封口板62侧按压的按压力F。
进而，如图6所示，在将第二弯曲部110的最内层中的弯曲点Q和第一弯曲部100的最内层中的弯曲点P1的与封口板62平行的方向的距离设为W1，将电极体10的与封口板62平行的方向的宽度设为W2时，优选满足W1＜1/2W2的关系。这是因为，若W1过大，则弯曲部会折弯，弯曲部要恢复的力会丧失，将集电构件30A、32A向封口板62侧按压的按压力F会变小。
此外，如图6所示，在将电极体10的封口板62侧端部和封口板62的内侧面的距离设为L时，优选满足W1＜L的关系。这是因为，若W1过大，则弯曲部会折弯，弯曲部要恢复的力会丧失，将集电构件30A、32A向封口板62侧按压的按压力F会变小。
如以上所说明的那样，在具有分别与正负的极板连接的集电接头20、22经由集电构件30A、32A与固定于封口板62的引出端子30B、32B以及外部端子50、52连接的构造的二次电池中，通过将电极体10以多个集电接头20、22在封口板62的内侧空间中弯曲的状态收容在电池壳体60内，从而即使向二次电池施加强烈的冲击等，也能够抑制集电构件30A、32A和引出端子30B、32B的连接部的损伤。
(变形例1)
在上述实施方式中，在封口板62的内侧空间中，在多个正极集电接头20上设置了两个弯曲部100、110，但是如图7所示，也可以在多个正极集电接头20上仅设置一个弯曲部100。在此，图7是沿着封口板62的短边方向的正极集电构件30A附近的部分剖视图。
在本变形例1中，也通过在多个正极集电接头20上设置弯曲部100，从而能够向正极集电接头20自身赋予将正极集电构件30A向封口板62侧按压的按压力。由此，即使向二次电池施加强烈的冲击等，也能够抑制正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部78的损伤。同样地，对于负极集电接头22，也通过设置一个弯曲部，从而能够抑制负极集电构件32A和负极引出端子32B的连接部的损伤。
(变形例2)
图8是沿着封口板62的短边方向的正极集电构件30A附近的部分剖视图。
如图8所示，在本变形例2中的二次电池中，由相同构造构成的两个电极体10A、10B收容在电池壳体60内。而且，在电极体10A、10B的封口板62侧端部，与正极板连接的多个正极集电接头20A、20B分别被捆扎，并与一个正极集电构件30A连接。
在本变形例2中，正极集电接头20A、20B分别具有两个弯曲部(100A、110A)、(100B、110B)。而且，两个弯曲部(100A、110A)、(100B、110B)分别向相互相反方向弯曲。
根据本变形例2，通过在正极集电接头20A、20B上分别设置两个弯曲部(100A、110A)、(100B、110B)，从而能够向正极集电接头20A、20B自身赋予将正极集电构件30A向封口板62侧按压的按压力。由此，即使向二次电池施加强烈的冲击等，也能够抑制正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部的损伤。
同样地，对于从两个电极体10A、10B的封口板62侧端部引出的两个负极集电接头22，也通过分别设置两个弯曲部，从而能够抑制负极集电构件32A和负极引出端子32B的连接部的损伤。
(变形例3)
图9是示意性地示出本发明的变形例3中的二次电池的结构的剖视图。
如图9所示，在本变形例3中的二次电池中，正负的引出端子30B、32B以及正负的外部端子50、52的构造与图1所示的构造不同。
即，铆钉状的引出端子30B、32B分别贯通封口板62，并经由垫片91、93铆接固定于封口板62。此外，外部端子50、52分别与引出端子30B、32B连接，并配置在封口板62的外侧。
此外，从电极体10的封口板62侧端部引出的正负的集电接头20、22分别与正负的集电构件30A、32A连接。而且，正负的集电构件30A、32A的端部分别引出到设置在封口板62的内侧的正负的引出端子30B、32B，因此，通过焊接等与正负的引出端子30B、32B连接。
在本变形例3中，电极体10也以多个正负的集电接头20、22分别在封口板62的内侧空间中至少具有一个以上的弯曲部的状态收容在电池壳体60内。
这种构造的二次电池通过与图2～4所示的工序同样的工序进行组装。
即，与图2、3所示的工序同样地，将从电极体10的端部引出的多个正极集电接头20捆扎并层叠，载置在正极集电构件30A上。而且，例如通过超声波接合或者电阻焊接使正极集电接头20和正极集电构件30A连接。
接下来，与图4所示的工序同样地，预先将封口板62、正极外部端子50、垫片91以及正极引出端子30B连接/固定，在它们成为一体的构件上，载置连接有正极集电接头20的正极集电构件30A。此时，正极集电构件30A以其端部与正极引出端子30B重叠的方式载置。而且，例如通过激光焊接将正极集电构件30A的与正极引出端子30B重叠的部分与正极引出端子30B连接。之后，使封口板62旋转，将电极体10收容在电池壳体60内。最后，用封口板62将电池壳体60的开口部进行封口，组装成本变形例3中的二次电池。
此时，电极体10以正极集电接头20在封口板62的内侧空间中弯曲的状态收容在电池壳体60中。另外，对于负极集电接头22、负极集电构件32A、负极引出端子32B以及负极外部端子52，也以同样的方法进行组装。
在本变形例3中，正极集电构件30A也仅在正极集电构件30A的与正极引出端子30B重叠的部分与正极引出端子30B连接，并未固定于封口板62。因此，与图5所示的工序同样地，若对二次电池施加强烈的冲击等，正极集电构件30A被正极集电接头20拉伸，以正极引出端子30B的连接部为支点进行振动。其结果，对正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部施加较大的负荷，连接部可能损伤/破损。
然而，在本变形例3中，也通过在多个正极集电接头20上设置一个以上的弯曲部，从而能够向正极集电接头20自身赋予将正极集电构件30A向封口板62侧按压的按压力F。由此，即使向二次电池施加强烈的冲击等，也能够抑制正极集电构件30A和正极引出端子30B的连接部的损伤。
同样地，对于从电极体10的封口板62侧端部引出的多个负极集电接头22，也通过设置一个以上的弯曲部，从而能够抑制负极集电构件32A和负极引出端子32B的连接部的损伤。
以上，虽然通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但是这种描述不是限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式以及变形例中，例示了图1以及图9所示那样的构造的正负的集电构件30A、32A，引出端子30B、32B以及外部端子50、52，但是不特别限于这种构造。另外，在该情况下，引出端子30B、32B至少设置在封口板62的内侧并以与外部端子50、52连接的状态固定于封口板62即可。
此外，本发明中的二次电池的种类不特别限定，例如能够适用于锂离子二次电池、镍氢二次电池等。此外，电极体10的构造也不特别限定。此外，对于正极、负极、隔板、电解液等，能够使用公知的材料。

Claims (5)

1.一种二次电池，具备：
电极体，具备正极板以及负极板；
电池壳体，具有开口部，并收容所述电极体；
封口板，对所述开口部进行封口；
外部端子，设置在所述封口板的外侧；
引出端子，设置在所述封口板的内侧，并以与所述外部端子连接的状态固定于所述封口板；
集电构件，配置在所述封口板的内侧，并与所述引出端子连接；以及
多个集电接头，在所述电极体的所述封口板侧端部分别与所述正极板以及所述负极板连接，其中，
所述多个集电接头与所述集电构件连接，
所述电极体以所述多个集电接头在所述封口板的内侧空间中弯曲的状态收容在所述电池壳体内。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述多个集电接头在所述封口板的内侧空间中具有两个弯曲部。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，
所述多个集电接头在所述封口板的内侧空间中具有形成在所述封口板侧的第一弯曲部和形成在所述电极体侧的第二弯曲部，
相对于所述第一弯曲部的最内层中的弯曲点，所述第二弯曲部的最内层中的弯曲点位于所述第一弯曲部的最外层中的弯曲点的相反侧。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，
在将所述第二弯曲部的最内层中的弯曲点和所述第一弯曲部的最内层中的弯曲点的与所述封口板平行的方向的距离设为W1，将所述电极体的与所述封口板平行的方向的宽度设为W2时，满足W1＜1/2W2的关系。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，
在将所述第二弯曲部的最内层中的弯曲点和所述第一弯曲部的最内层中的弯曲点的与所述封口板平行的方向的距离设为W1，将所述电极体的所述封口板侧端部和所述封口板的内侧面的距离设为L时，满足W1＜L的关系。
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