CN112585811A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

二次电池具备：电极体，其具备正极板和负极板；电池壳体，其具有开口部并且容纳电极体；封口体，其将开口部封口；内部端子，其设于封口体的内侧并且与正极板或负极板连接；以及外部端子，其设于封口体的外侧并且与内部端子连接，外部端子具有贯通封口体而形成的铆钉，内部端子具有由第1金属构成的第1部分和由第2金属构成的第2部分，外部端子由第2金属构成，并且在铆钉，与内部端子的第2部分接合。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及二次电池的电极构造。
背景技术
在将多个二次电池串联地电连接而构成电池组的情况下，利用母线将一个二次电池的正极外部端子与另一个二次电池的负极外部端子焊接起来。此时，在正极外部端子与负极外部端子由不同种类金属构成的情况下，如果使用单一种类的母线焊接在正负极的外部端子，则在某一方的外部端子产生不同种类金属彼此的焊接。然而，根据材料的组合而存在不同种类金属彼此的焊接较为困难的情况。例如，在负极外部端子由铜构成，正极外部端子由铝构成的情况下，如果将由铜构成的母线焊接在正极外部端子，则焊接部的可靠性有可能显著降低。
对于这样的问题，在专利文献1中，公开了将正负极中的任一者的外部端子设为与正极外部端子相同种类的金属材料和与负极外部端子相同种类的金属材料合起来的包层构造。由此，能够将正负极的外部端子的母线所接合的面设为与母线相同的金属材料。其结果，能够使用单一种类的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-123946号公报
发明内容
配置于电池壳体的封口体的外侧的外部端子借助以贯通封口体的方式设置的铆钉而与配置于封口体的内侧的内部端子(集电体)连接，而且，内部端子借助设于正极板和负极板的极耳分别与正极板和负极板连接。即，构成从正极板和负极板至各个极性的外部端子的电流路径的各构件(极耳、内部端子以及铆钉)由相同种类金属构成，通常，构成正极侧的电流路径的各构件由铝或铝合金(以下，仅称为“铝”)构成，构成负极侧的电流路径的各构件由铜或铜合金(以下，仅称为“铜”)构成。
然而，铝与铜相比电阻较高，热导率较低，因此，特别是在由铝构成正极侧的铆钉的情况下，产生以下那样的问题。
铆钉贯通在封口体形成的通孔，隔着垫片，铆接固定于封口体。因此，铆钉的铆接部成为薄壁，电阻变高，容易变为高温。另外，铝的热导率较低，因此散热速度较慢。因此，产生在位于铆钉的铆接部附近的垫片造成热损伤的问题。特别是在对高容量的电池进行急速充电的情况下，这样的热损伤的问题变得更显著。
本发明是鉴于这一点而完成的发明，其主要的目的在于提供一种二次电池，该二次电池能够使用单一种类的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来，且抑制电流路径处的发热，降低对垫片的热损伤。
本发明的二次电池具备：电极体，其具备正极板和负极板；电池壳体，其具有开口部，并且容纳电极体；封口体，其将开口部封口；内部端子，其设于封口体的内侧，并且与正极板或负极板连接；以及外部端子，其设于封口体的外侧，并且与内部端子连接，外部端子具有贯通封口体而形成的铆钉，内部端子具有由第1金属构成的第1部分和由第2金属构成的第2部分，外部端子由第2金属构成，并且在铆钉，与内部端子的第2部分接合。
根据本发明，能够提供一种二次电池，该二次电池能够使用单一种类的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来，且抑制电流路径处的发热，降低对垫片的热损伤。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的二次电池的结构的图。
图2是示意性地表示正极内部端子的结构的图，图2的(a)是剖视图，图2的(b)是俯视图。
图3是放大表示图1所示的二次电池的正极侧的电极构造的图。
图4是放大表示本发明的另一实施方式的二次电池的负极侧的电极构造的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，本发明不限定于以下的实施方式。另外，能够在不脱离实现本发明的效果的范围内进行适当变更。
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的二次电池100的结构的图。
如图1所示，在本实施方式的二次电池100中，作为发电元件的电极体12与电解液一起容纳于电池壳体10。另外，电池壳体10的开口部用封口体11封口。在此，电极体12形成为正极板和负极板隔着隔膜(均未图示)层叠或卷绕的构造。
正极板在正极芯体表面设有含有正极活性物质的正极活性物质层。负极板在负极芯体表面设有含有负极活性物质的负极活性物质层。另外，由正极芯体构成的正极极耳20和由负极芯体构成的负极极耳30分别从正极板和负极板的一侧部向封口体11侧延伸。此外，正极芯体由铝构成，负极芯体由铜构成。
在封口体11的内侧，隔着绝缘板24、34，分别设有正极内部端子21和负极内部端子31。另外，正极极耳20和负极极耳30例如利用超声波接合或激光焊接分别与正极内部端子21和负极内部端子31连接。
在封口体11的外侧，设有正极外部端子22、23和负极外部端子32、33。此外，在本实施方式中，由贯通封口体11而形成的正极铆钉22和与正极铆钉22连接并且设于封口体11的外部的母线连接用端子23构成正极外部端子。同样地，由贯通封口体11而形成的负极铆钉32和与负极铆钉32连接并且设于封口体11的外部的母线连接用端子33构成负极外部端子。
正极铆钉22和负极铆钉32分别隔着垫片25、35插入于在封口体11、绝缘板24、34以及正极内部端子21、负极内部端子31形成的孔，之后对正极铆钉22和负极铆钉32的顶端部进行铆接加工，并且与其他构件一起固定于封口体11。
图2是示意性地表示正极内部端子21的结构的图，图2的(a)是剖视图，图2的(b)是俯视图。
如图2的(a)、图2的(b)所示，正极内部端子21具有用于供正极铆钉22插入的孔40。另外，正极内部端子21具有由铝(第1金属)构成的第1部分21A和由铜(第2金属)构成的第2部分21B。即，正极内部端子21具有包层构造。在本实施方式中，第2部分21B沿着孔40的周缘呈环状形成于正极内部端子21的电极体12侧的面。此外，例如能够利用扩散接合进行第1部分21A与第2部分21B之间的接合。
图3是放大表示图1所示的二次电池100的正极侧的电极构造的图。
通常，正极铆钉22由与正极芯体相同的铝构成，但在本实施方式中，正极铆钉22由与负极芯体相同的铜(第2金属)构成。在此，正极铆钉22如图3所示，通过铆接加工，与正极内部端子21一起固定于封口体11，但出于降低电阻的目的，对正极铆钉22的铆接部与正极内部端子21的第2部分21B进行激光焊接。在此，正极铆钉22与正极内部端子21的第2部分21B由相同的铜构成，因此成为相同种类金属的焊接，从而能够确保焊接部的强度。
另外，在本实施方式中，母线连接用端子23也由铜(第2金属)构成。因此，正极铆钉22与母线连接用端子23能够利用相同种类金属的激光焊接而接合，因此能够确保焊接部的强度。
另一方面，构成负极侧的电经路径的各构件，即，负极内部端子31、负极铆钉32以及母线连接用端子33由与负极芯体相同的铜(第2金属)构成。因此，负极内部端子31与负极铆钉32之间的激光焊接和负极铆钉32与母线连接用端子33之间的激光焊接均为相同种类金属的焊接，因此能够确保焊接部的强度。
而且，在本实施方式中，正极侧的母线连接用端子23由与负极侧的母线连接用端子33相同的铜构成，因此能够用单一种类(铜)的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来。由此，在用母线串联地电连接多个二次电池而构成电池组的情况下，能够确保并列的二次电池的接合部的强度。
此外，像以往那样，通过将正负极中的任一者的外部端子设为与正极外部端子相同种类的金属材料和与负极外部端子相同种类的金属材料合起来的包层构造，从而能够用单一种类的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来，但外部端子配置于封口体的外侧，因此贯通封口体而形成的正负极的铆钉分别是与配置于封口体的内侧的构成电流路径的各构件相同的金属。因此，正极铆钉22必然由与正极内部端子21相同的铝构成。
对此，在本实施方式中，通过将配置于封口体11的内侧的正极内部端子设为与构成正极侧的电流路径的各构件相同种类的金属材料(铝)和与构成负极侧的电流路径的各构件相同种类的金属材料(铜)合起来的包层构造，从而能够由与负极铆钉32相同的铜构成正极铆钉22。
以上，像说明的那样，在本实施方式中，能够用单一种类(铜)的母线将并列的二次电池的正极侧的母线连接用端子23与负极侧的母线连接用端子33焊接起来。
而且，能够由铜构成正极铆钉22，因此能够抑制电流路径处的发热，并且能够降低对位于正极铆钉22的铆接部附近的垫片25的热损伤。特别是在对高容量的电池进行急速充电的情况下，能够显著地降低对垫片的热损伤。
另外，在封口体11的内侧，构成正极侧的电流路径的构件的一部分使用铜，当该部分暴露时，在正极的动作电位的范围内，由于暴露的铜的部分与电解液接触，暴露的铜有可能腐蚀而溶解于电解液。因此，在本实施方式中，如图3所示，在封口体11的内侧，正极铆钉22暴露的部位和正极内部端子21的第2部分21B暴露的部位由耐电解液性的绝缘构件50覆盖。由此，能够防止由于暴露的铜的部分与电解液接触而暴露的铜腐蚀并且溶解于电解液的情况。
例如能够通过将紫外线固化树脂涂敷于铜的暴露部分后，照射紫外线而使该紫外线固化树脂固化来形成耐电解液性的绝缘构件50。或者，也可以是，通过用橡胶制或树脂制的帽将正极铆钉22暴露的部位和正极内部端子21的第2部分21B暴露的部位封盖而形成绝缘构件50。
(其他实施方式)
在上述的实施方式中，为了降低对位于正极铆钉22的铆接部附近的垫片25的热损伤，由铜构成正极铆钉22，但为了二次电池的轻量化和低成本化，也可以由铝构成负极铆钉32。
图4是示意性地表示本发明的另一实施方式的二次电池的结构，是放大表示负极侧的电极构造的图。
在本实施方式中，与图2的(a)、图2的(b)所示的情况同样地，负极内部端子31具有用于供负极铆钉32插入的孔。另外，负极内部端子31具有由铜(第1金属)构成的第1部分31A和由铝(第2金属)构成的第2部分31B。即，负极内部端子31具有包层构造。在本实施方式中，第2部分31B沿着孔的周缘呈环状形成于负极内部端子31的电极体12侧的面。此外，例如利用通过扩散接合进行第1部分31A与第2部分31B的接合。
如图4所示，通常，负极铆钉32由与负极芯体相同的铜构成，但在本实施方式中，负极铆钉32由与正极芯体相同的铝构成。在此，负极铆钉32通过铆接加工而与负极内部端子31一起固定于封口体11，并且负极铆钉32的铆接部与负极内部端子31的第2部分31B通过激光焊接而接合。在此，负极铆钉32与负极内部端子31的第2部分31B由相同的铝构成，因此成为相同种类金属的焊接，能够确保焊接部的强度。
另外，在本实施方式中，母线连接用端子33也由铝(第2金属)构成。因此，负极铆钉32与母线连接用端子33的激光焊接成为相同种类金属的焊接，能够确保焊接部的强度。
另一方面，构成正极侧的电流路径的各构件，即，正极内部端子21、正极铆钉22以及母线连接用端子23由与正极芯体相同的铝(第2金属)构成。因此，正极内部端子21与正极铆钉22之间的激光焊接以及正极铆钉22与母线连接用端子23之间的激光焊接均为相同种类金属的焊接，因此能够确保焊接部的强度。
在本实施方式中，负极侧的母线连接用端子33由与正极侧的母线连接用端子23相同种类金属即铝构成，因此能够用单一种类(铝)的母线将并列的二次电池的正极外部端子与负极外部端子焊接起来。由此，在用母线串联地电连接多个二次电池而构成电池组的情况下，能够确保并列的二次电池的接合部的强度。
而且，能够由相比于铜而言成本较低且轻量的铝构成负极铆钉32和负极侧的母线连接用端子33，因此能够谋求二次电池的低成本化和轻量化。
另外，在封口体11的内侧，构成负极侧的电流路径的构件的一部分使用铝，当该部分暴露时，在负极的动作电位的范围内，由于暴露的铝的部分与电解液接触，暴露的铝与存在于电解液中的锂反应，有可能形成锂铝合金。因此，在本实施方式中，如图4所示，在封口体11的内侧，负极铆钉32暴露的部位和负极内部端子31的第2部分31B暴露的部位由耐电解液性的绝缘构件60覆盖。由此，能够防止暴露的铝与锂合金化。
以上，利用适当的实施方式对本发明进行了说明，但这样的记述不是限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式中，分别由铆钉22、32和母线连接用端子23、33构成正负极的外部端子，但也可以仅由铆钉22、32构成外部端子。即，在本发明中，外部端子具有贯通封口体11而形成的铆钉22、32即可。此外，在该情况下，并列的二次电池用单一种类的母线将正极铆钉22与负极铆钉32焊接起来。
另外，在上述实施方式中，如图1所示，将正极铆钉22的铆接部和负极铆钉32的铆接部分别设于内部端子21、31侧，但也可以设于封口体11侧。
在本发明的二次电池中，与正极板和负极板中的一个极板连接的一个内部端子21、31具有由第1金属构成的第1部分21A、31A和由第2金属构成的第2部分21B、31B，与一个内部端子21、31连接的一个外部端子由第2金属构成，并且在铆钉22、32，与一个内部端子21、31的第2部分21B、31B接合。并且，与正极板和负极板中的另一个极板连接的另一个内部端子21、31由第2金属构成，与另一个内部端子21、31连接的另一个外部端子由第2金属构成，并且在铆钉22、32，与另一个内部端子21、31接合。
在本发明的二次电池中，其种类没有特别地限定，例如能够适用于锂离子二次电池、镍氢二次电池等。另外，在电极体12中，其构造也没有特别地限定。另外，关于正极、负极、隔膜、电解液等，能够使用公知的材料。
附图标记说明
10、电池壳体；11、封口体；12、电极体；20、正极极耳；21、正极内部端子；21A、第1部分；21B、第2部分；22、正极铆钉；23、母线连接用端子；24、34、绝缘板；25、35、垫片；30、负极极耳；31、负极内部端子；31A、第1部分；31B、第2部分；32、负极铆钉；33、母线连接用端子；40、孔；50、60、绝缘构件；100、二次电池。

Claims (7)

1.一种二次电池，该二次电池具备：
电极体，其具备正极板和负极板；
电池壳体，其具有开口部，并且容纳所述电极体；
封口体，其将所述开口部封口；
内部端子，其设于所述封口体的内侧，并且与所述正极板或所述负极板连接；以及
外部端子，其设于所述封口体的外侧，并且与所述内部端子连接，其中，
所述外部端子具有贯通所述封口体而形成的铆钉，
所述内部端子具有由第1金属构成的第1部分和由第2金属构成的第2部分，
所述外部端子由第2金属构成，并且在所述铆钉，与所述内部端子的所述第2部分接合。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
在所述封口体的内侧，在所述铆钉暴露的部位和所述第1部分暴露的部位，覆盖有耐电解液性的绝缘构件。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述内部端子借助设于所述正极板或所述负极板的由第1金属构成的极耳而与所述正极板或所述负极板连接。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述外部端子还具有与所述铆钉连接并且设于所述封口体的外部的母线连接用端子。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，
与所述正极板和所述负极板中的一个极板连接的一个内部端子具有由第1金属构成的第1部分和由第2金属构成的第2部分，
与所述一个内部端子连接的一个外部端子由第2金属构成，并且在所述铆钉，与所述一个内部端子的所述第2部分接合，
与所述正极板和所述负极板中的另一个极板连接的另一个内部端子由第2金属构成，
与所述另一个内部端子连接的另一个外部端子由第2金属构成，并且在所述铆钉，与所述另一个内部端子接合。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，
所述一个极板是正极板，
所述第1金属包括铝或铝合金，所述第2金属包括铜或铜合金。
7.根据权利要求5所述的二次电池，其中，
所述一个极板是负极板，
所述第1金属包括铜或铜合金，
所述第2金属包括铝或铝合金。
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