CN111755655A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

提供可靠性高的二次电池。将从电极体导出的接头和电池的端子电连接的集电体具备连接接头侧的导电构件的第1连接部和连接端子侧的导电构件的第2连接部，第1连接部和第2连接部通过连结部连接。集电体隔着绝缘构件与封口板对置，第2连接部具备在端子侧导电构件连接部与连结部之间具有贯通孔的熔断器部，熔断器部被配置成不与绝缘构件接触。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池。

背景技术

在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV、PHEV)等的驱动用电源中，使用碱性二次电池、非水电解质二次电池等方形二次电池。

在这些方形二次电池中，由具有开口的有底筒状的方形包装体和将该开口封口的封口板构成电池壳体。在电池壳体内，同电解液一起收容有由正极板、负极板以及隔板构成的电极体。在封口板安装正极端子以及负极端子。正极端子经由正极集电体与正极板电连接，负极端子经由负极集电体与负极板电连接。

此外，在二次电池中，为了防止过电流流过电池而损伤电池，提出了在将端子和电极体电连接的集电体设置熔断器的方案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-219003号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的结构中，绝缘构件和设置在集电体的熔断器区域相接。因此，在熔断器因某些不良情况而动作时，绝缘构件会因产生的火花、热而被破坏，封口板和集电体会接触，可能发生再导通。

本发明是为了解决上述那样的现有技术的课题而完成的，提供一种即使在熔断器动作之后也不会发生再导通或内部短路的具有高可靠性的二次电池。

用于解决课题的手段

本发明的方案的二次电池具备：电极体，具备接头；包装体，收容电极体；封口板，对包装体进行封口，且具备端子；以及集电体，将接头和端子电连接，集电体隔着绝缘构件与所述封口板对置，集电体具备第1连接部、连结部和第2连接部，第1连接部连接接头或者连接于接头的接头导电构件，连结部将第1连接部和第2连接部连结，第2连接部具备端子侧连接部且包含熔断器部，其中，该端子侧连接部连接端子或者与端子连接的端子导电构件，该熔断器部在端子侧连接部与连结部之间具备贯通孔，熔断器部配置为不与绝缘构件、端子以及端子导电构件接触，熔断器部在从接头到端子的电流路之间，在贯通孔部分截面积最小，在接头与端子之间流过过电流时，熔断器部熔断。

发明效果

根据本发明，能够提供可靠性高的二次电池。

附图说明

图1是实施方式所涉及的二次电池的立体图。

图2是沿着图1中的A-A线的剖视图。

图3是实施方式所涉及的正极板的俯视图。

图4是实施方式所涉及的负极板的俯视图。

图5是实施方式所涉及的电极体的俯视图。

图6是表示将正极接头组与正极集电体连接且将负极接头组与负极集电体连接的状态的图。

图7是从电极体组侧观察组装有各部件的封口板的图。

图8是实施方式中的正极集电体的立体图。

图9是实施方式中的正极集电体的变形例的立体图。

图10是实施方式中的正极集电体的变形例的立体图。

图11是实施方式中的正极集电体的变形例的立体图。

图12是从电极体组侧观察封口板的正极端子部分的立体图。

图13是沿着图12中的B-B线的剖视立体图。

符号说明

1···方形包装体

2···封口板

3···电极体组

3a···电极体

3b···电极体

4···正极板

4a···正极芯体

4b···正极活性物质混合剂层

4d···正极保护层

40···正极接头

40a、40b···正极接头组

5···负极板

5a···负极芯体

5b···负极活性物质混合剂层

50···负极接头

50a、50b···负极接头组

6a···正极端子导电构件

6b···正极集电体

6c···第1连接部

6d···开口

6e···连结部

6f···第2连接部

6g···端子侧连接部

6h···熔断器部

6i···贯通孔

7···正极端子

8a···负极端子导电构件

8b···负极集电体

8c···第1连接部

8d···贯通孔

8f···第2连接部

9···负极端子

10···外部侧绝缘构件

11···内部侧绝缘构件

11a···基体部

11b···肋

11c···壁部

11d···开口

11e···贯通孔

11f···贯通孔

12···外部侧绝缘构件

13···内部侧绝缘构件

13a···基体部

13b···肋

14···电极体保持架

15···电解液注液孔

16···密封构件

17···气体排出阀

20···方形二次电池

60、61···焊接部

80···熔断器保持构件

81···端子保护构件

100···电池壳体

具体实施方式

以下，说明作为实施方式所涉及的二次电池的方形二次电池20的结构。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。

如图1以及图2所示，方形二次电池20具备由具有开口的有底方筒状的方形包装体1和将方形包装体1的开口封口的封口板2构成的电池壳体100。方形包装体1以及封口板2分别优选为金属制，例如优选为铝或者铝合金制。在方形包装体1内，同电解液一起收容有将正极板和负极板隔着隔板层叠而成的电极体组3。

在封口板2设置有电解液注液孔15，电解液注液孔15被密封构件16密封。在封口板2设置有气体排出阀17，该气体排出阀17在电池壳体100内的压力成为规定值以上时断裂，将电池壳体100内的气体排出到电池壳体100外。在封口板2的电池内部侧的面，在气体排出阀17的周围设置有环状突起2c。

在电极体组3(电极体3a、3b)的封口板2侧的端部设置有正极接头组40a、40b以及负极接头组50a、50b。正极接头组40a、40b经由正极集电体6b以及正极端子导电构件6a与正极端子7电连接。负极接头组50a、50b经由负极集电体8b以及负极端子导电构件8a与负极端子9电连接。

正极集电体6b、正极端子导电构件6a以及正极端子7优选为金属制，更优选为铝或者铝合金制。在正极端子7与封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件10。在正极集电体6b以及正极端子导电构件6a与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件11。

负极集电体8b、负极端子导电构件8a以及负极端子9优选为金属制，更优选为铜或者铜合金制。在负极端子9与封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件12。在负极集电体8b以及负极端子导电构件8a与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件13。

在电极体组3与方形包装体1之间配置有由树脂片构成的电极体保持架14。电极体保持架14优选将树脂制的绝缘片折弯成形为袋状或者箱状而成。

接下来，对方形二次电池20的制造方法以及各结构的详细情况进行说明。

[正极板]

图3是正极板4的俯视图。正极板4具有主体部，该主体部在矩形状的正极芯体4a的两面形成有包含正极活性物质的正极活性物质混合剂层4b。正极芯体4a从主体部的端边突出，该突出的正极芯体4a构成正极接头40。另外，如图3所示，正极接头40可以是正极芯体4a的一部分，也可以将其它构件与正极芯体4a连接，作为正极接头40。此外，优选在正极接头40中与正极活性物质混合剂层4b邻接的部分设置具有比正极活性物质混合剂层4b的电阻大的电阻的正极保护层4d。另外，作为正极芯体4a，优选使用铝箔、铝合金箔等金属箔。作为正极活性物质，优选使用锂过渡金属复合氧化物等。

[负极板]

图4是负极板5的俯视图。负极板5具有主体部，该主体部在矩形状的负极芯体5a的两面形成有包含负极活性物质的负极活性物质混合剂层5b。负极芯体5a从主体部的端边突出，该突出的负极芯体5a构成负极接头50。另外，如图4所示，负极接头50可以是负极芯体5a的一部分，也可以将其他构件与负极芯体5a连接，作为负极接头50。另外，作为负极芯体5a，优选使用铜箔、铜合金箔等金属箔。作为负极活性物质，优选使用碳材料、含有硅的材料等。

[电极体的制作]

制作50片正极板4以及51片负极板5，将它们隔着聚乙烯制的方形状的隔板层叠来制作层叠型的电极体3a、3b。如图5所示，层叠型的电极体(电极体3a、3b)在一个端部具有将各正极板4的正极接头40层叠而成的正极接头组40a、40b和将各负极板5的负极接头50层叠而成的负极接头组50a、50b。能够通过在电极体3a、3b的外表面配置隔板，且在电极体3a、3b的外周面缠绕粘合带等，从而固定成各极板以及隔板层叠的状态。或者，也可以在隔板表面设置粘接层，分别将隔板和正极板4、隔板和负极板5粘接。

另外，隔板的俯视下的大小优选与负极板5相同，或者大于负极板5。也可以在2片隔板之间配置正极板4或者负极板5，在成为将隔板的周缘热熔接的状态之后，层叠正极板4和负极板5。或者也可以将长条状的隔板折叠使其曲折，在各折痕之间交替地夹入正极板4和负极板5并层叠，来作为电极体。此外，也可以将带状的正极板和带状的负极板隔着带状的隔板卷绕，来作为卷绕型的电极体。

[集电体与接头的连接]

图6是表示将正极接头组40a以及正极接头组40b与正极集电体6b连接且将负极接头组50a以及负极接头组50b与负极集电体8b连接的状态的图。正极集电体6b在连结部6e将第1连接部6c和第2连接部6f连接。负极集电体8b在连结部8e将第1连接部8c和第2连接部8f连接。

如图6所示，以正极接头组40a和40b的前端彼此相对、负极接头组50a和50b的前端彼此相对的方式来配置电极体3a和电极体3b。并且，将正极接头组40a和正极接头组40b配置在正极集电体6b的第1连接部6c上。此外，将负极接头组50a和负极接头组50b配置在负极集电体8b的第1连接部8c上。并且，正极接头组40a以及正极接头组40b分别焊接连接于第1连接部6c而形成焊接部60。此外，负极接头组50a以及负极接头组50b分别焊接连接于第1连接部8c而形成焊接部61。焊接方法优选超声波焊接或者电阻焊接，还能够通过激光焊接进行连接。

[封口板的结构]

图7是从电极体组3侧观察安装有正极端子7、外部侧绝缘构件10(未图示)、内部侧绝缘构件11、正极端子导电构件6a、负极端子9、外部侧绝缘构件12(未图示)、内部侧绝缘构件13以及负极端子导电构件8a后的封口板2的图。

封口板2、外部侧绝缘构件10、内部侧绝缘构件11、正极端子导电构件6a、外部侧绝缘构件12、内部侧绝缘构件13以及负极端子导电构件8a分别具有能够插通正极端子7、负极端子9的贯通孔。

参照图7和图12，正极侧的内部侧绝缘构件11具有沿着封口板2配置的基体部11a。在基体部11a的外周缘设置有从基体部11a向电极体组3侧突出的肋11b。在处于正极端子导电构件6a的沿着封口板2的长边方向的2边的附近的肋11b，设置有将肋11b向电极体组3侧延长的壁部11c。而且，在壁部11c设置有在后说明的贯通孔11e、11f。在基体部11a设置有开口11d，以便不堵塞注液孔15。在基体部11a不堵塞注液孔15时，也可以不设置开口11d。

参照图7，负极侧的内部侧绝缘构件13具有沿着封口板2配置的基体部13a。在基体部13a的外周缘设置有从基体部13a向电极体组3侧突出的肋13b。

在负极端子导电构件8a的电极体组3侧的面设置有突起8x。突起8x的俯视下的形状优选如长方形、椭圆形或者跑道形状等那样具有长边方向和短边方向的形状。

[各部件向封口板的组装]

在设置于封口板2的正极端子插入孔的周围的电池外表面侧配置外部侧绝缘构件10。在封口板2的正极端子插入孔的周围的电池内表面侧配置内部侧绝缘构件11以及正极端子导电构件6a。然后，将正极端子7从电池外部侧插入到外部侧绝缘构件10的贯通孔、封口板2的正极端子插入孔、内部侧绝缘构件11的贯通孔以及正极端子导电构件6a的贯通孔中，将正极端子7的前端铆接在正极端子导电构件6a上。由此，将正极端子7以及正极端子导电构件6a固定于封口板2。(参照图13)另外，也能够将正极端子7中被铆接的部分和正极端子导电构件6a焊接。

接下来，在封口板2的负极端子插入孔的周围的电池外表面侧配置外部侧绝缘构件12。在封口板2的负极端子插入孔的周围的电池内表面侧配置内部侧绝缘构件13以及负极端子导电构件8a。然后，将负极端子9从电池外部侧插入到外部侧绝缘构件12的贯通孔、封口板2的负极端子插入孔、内部侧绝缘构件13的贯通孔以及负极端子导电构件8a的贯通孔中，将负极端子9的前端铆接在负极端子导电构件8a上。由此，将负极端子9以及负极端子导电构件8a固定于封口板2。另外，也能够将负极端子9中被铆接的部分和负极端子导电构件8a焊接。

[正极集电体]

图8是本发明的二次电池中使用的正极集电体6b的立体图。此外，图9～11是正极集电体6b的变形例。另外，在此，在集电体6b的平面中，以与将第1连接部6c、连结部6e和第2连接部6f相连的方向成直角的方向作为宽度方向，且以与平面垂直的方向作为厚度方向。

第1连接部6c连接正极接头组40a、40b。或者，也可以另行准备与正极接头40连接的接头导电构件(未图示)，将其与第1连接部连接，经由接头导电构件将正极接头组40a、40b和第1连接部6c连接。而且，设置有开口6d，以便第1连接部6c不堵塞注液孔15。在第1连接部6c不堵塞注液孔15时，也可以不设置开口6d。

第2连接部6f由端子侧连接部6g和端子侧连接部6g与连结部6e之间的熔断器部6h构成。

端子侧连接部6g能够经由端子导电构件6a连接正极端子7，也能够直接连接正极端子7。此外，端子侧连接部6g为了易于接合正极端子7、端子导电构件6a，也可以如图10、图11那样使厚度比正极集电体6b的其他部分薄。

在熔断器部6h设置贯通孔6i。熔断器部6h在从正极接头组40a、40b到正极端子7之间流过过电流时熔断，将电流切断。贯通孔6i的孔的形状、个数没有限定。可以如图8、10、11那样设为在正极集电体6b的短边方向上细长的长方形状，也可以如图9那样为长圆形状，或者如图11那样设置多个孔。设置贯通孔6i的部分在从正极接头组40a、40b到正极端子7的电流路中被设计成在确保正极集电体6b的强度的同时使截面积最小，以使得在流过设定电流值以上的电流时切断。

连结部6e将第1连接部6c和第2连接部6f连结。连结部6e能够实施弯曲加工而在第1连接部6c与第2连接部6f之间设置高低差。

在设置于连结部6e时，通过使连结部6e的宽度比第1连接部6c、第2连接部6f窄，从而连结部6e的弯曲加工就会变得容易。

[端子导电构件与集电体的连接]

图12是从电极体侧观察安装有正极集电体6b、熔断器保持构件80以及端子保护构件81的封口板2的立体图。在图12中，省略正极接头组40a、40b的图示，设为能够透视处于熔断器保持构件80和端子保护构件81之下的部件的状态。图13是沿着图12中的B-B线的剖视立体图。

连接有正极接头组40a、40b的正极集电体6b的第1连接部6c配置在内部侧绝缘构件11的基体部11a上。而且，端子侧连接部6g配置于正极端子导电构件6a上，与正极端子导电构件6a接合。作为接合手段，能够通过激光线等能量线的照射将两构件接合。

在此，如上所述，将连结部6e折弯，在第1连接部6c与第2连接部6f之间设置高低差。通过将端子侧连接部6g和正极端子导电构件6a连接，从而能够如图13所示那样，熔断器部6h不与内部侧绝缘构件11接触，在两者之间设置空间63。由于熔断器部6h不与内部侧绝缘构件11接触，因此在熔断器部6h动作时，能够防止因火花、热引起的内部侧绝缘构件11的破坏。因此，可防止封口板2与正极集电体6b的再连接。

参照图6和图7，连接有负极接头组50a、50b的负极集电体8b的第1连接部8c配置在内部侧绝缘构件13的基体部13a上。在第2连接部8f设置有在周缘具有薄壁部的贯通孔8d，在使贯通孔8d与设置于负极端子导电构件8a的突起8x嵌合的同时，将第2连接部8f配置在负极端子导电构件8a上。而且，将嵌合部接合。作为接合手段，能够通过激光线等能量线的照射来接合嵌合部。

[熔断器保持构件]

如图12、13所示，熔断器保持构件80跨越熔断器部6h并嵌合固定于设置在从内部侧绝缘构件11的肋11b延长的壁部11c的贯通孔11e。熔断器保持构件80可防止熔断器动作时火花、熔断器碎片下落到电极体，可防止内部短路。因此，熔断器保持构件优选至少覆盖熔断器部，更优选超出熔断器部6h的宽度地进行覆盖。

此外，如图13所示，熔断器保持构件80能够设为进入到熔断器部6h的贯通孔6i中的构造。通过设为这样的构造，可防止因熔断的熔断器部发生移动而导致的再连接。

[端子保护构件]

如图12、13所示，端子保护构件81嵌合固定于设置在内部侧绝缘构件11的壁部11c的贯通孔11f。端子保护构件81可防止正极端子7与电极体3a、3b接触而产生短路。

[电极体组的制作]

使电极体3a和电极体3b的层叠方向面直接或者隔着其他构件相互对置，并与其匹配地使正极接头组40a、40b、负极接头组50a、50b弯曲。由此，将电极体3a和电极体3b合并而作为一个电极体组3。能够通过在合并的电极体3a和电极体3b的外周面缠绕粘合带等而将电极体3a、3b彼此固定。或者，能够将电极体3a和电极体3b配置在成形为箱状或袋状的电极体保持架14内而合并为一个。

将由成形为箱状或者袋状的树脂片制的电极体保持架14包裹的电极体组3插入到方形包装体1。然后，使封口板2与方形包装体1的开口嵌合，对嵌合部分进行焊接，利用封口板2将方形包装体1的开口封口。然后，通过设置于封口板2的电解液注液孔15向方形包装体1内注入电解液。然后，利用盲铆钉等密封构件16将电解液注液孔15密封。

在上述实施方式所涉及的方形二次电池20中，在电极体组3的封口板2侧的端部分别配置有正极接头组40a、40b以及负极接头组50a、50b。而且，正极接头组以弯曲的状态与沿着封口板2配置的正极集电体6b的电极体组3侧的面连接。此外，负极接头组以弯曲的状态与沿着封口板2配置的负极集电体8b的电极体组3侧的面连接。若是这样的结构，则会成为体积能量密度更高的二次电池。

＜其他＞

在上述的实施方式中，示出了电极体组3由两个电极体3a、3b构成的例子，但并不限定于此。电极体组3也可以由三个以上的电极体构成。电极体并不分别限定于层叠型电极体，也可以是将带状的正极板和带状的负极板隔着带状的隔板卷绕而成的卷绕型电极体。此外，也可以仅是电极体3a。此外，电极体3a也可以是将带状的正极板和带状的负极板隔着带状的隔板卷绕而成的卷绕型电极体。

外部侧绝缘构件10、12、内部侧绝缘构件11、13、熔断器保持构件80、端子保护构件81能够使用绝缘材料，优选为树脂制。例如，能够使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、或者聚苯硫醚(PPS)等。

作为用于焊接的能量线，能够使用激光、电子束。

正极板、负极板、隔板、电解质等能够使用公知的材料。本发明的二次电池的电池系统并无限定。例如，能够设为锂离子电池等非水电解质二次电池。此外，本发明的二次电池的形状并不限定于特定形状。

Claims (11)

1.一种二次电池，具备：

电极体，具备接头；

包装体，收容所述电极体；

封口板，对所述包装体进行封口，且具备端子；以及

集电体，将所述接头和所述端子电连接，

所述集电体隔着绝缘构件与所述封口板对置，

所述集电体具备第1连接部、连结部和第2连接部，

所述第1连接部连接所述接头或者连接于所述接头的接头导电构件，

所述连结部将所述第1连接部和所述第2连接部连结，

所述第2连接部具备端子侧连接部且包含熔断器部，其中，所述端子侧连接部连接所述端子或者与所述端子连接的端子导电构件，所述熔断器部在所述端子侧连接部与所述连结部之间具备贯通孔，

所述熔断器部不与所述绝缘构件、所述端子以及所述端子导电构件接触，

通过在从所述接头到所述端子的电流路之间，在所述贯通孔部分使截面积最小，从而在所述接头与所述端子之间流过过电流时，将所述熔断器部熔断。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述熔断器部与所述绝缘构件之间为空间。

3.根据权利要求1或者2的所述的二次电池，其中，

所述连结部的宽度比所述第1连接部的宽度以及所述第2连接部的宽度窄。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，

所述连结部具有高低差地将第1连接部和第2连接部连接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，

所述端子侧连接部的厚度比所述第1连接部薄。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池，其中，

所述贯通孔在所述熔断器部的宽度方向上排列多个。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的二次电池，其中，

在所述电极体与所述熔断器部之间具备覆盖所述贯通孔且由绝缘体构成的熔断器保持构件。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，

所述熔断器保持构件进入所述贯通孔。

9.根据权利要求7或8所述的二次电池，其中，

所述熔断器保持构件超出所述熔断器部的宽度地覆盖所述熔断器部。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的二次电池，其中，

所述熔断器保持构件固定于所述绝缘构件。

11.根据权利要求10所述的二次电池，其中，

在所述绝缘构件的外周缘设置肋，所述肋存在比所述熔断器部更突出的壁部，在所述壁部存在壁部贯通孔，所述熔断器保持构件跨越所述熔断器部并嵌合固定于所述壁部贯通孔。

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