CN114512777A - 电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在避免过度设计的同时提高端子构件的接合强度的电池及其制造方法。电池(1)具备：导电构件(610)，所述导电构件具有贯通孔(611)；端子构件(400)，所述端子构件插入到贯通孔(611)中，具有在导电构件(610)上露出的前端部。形成端子构件(400)的前端部与导电构件(610)的接合部(400A)。接合部(400A)包括端子构件(400)的厚度相对厚的厚壁部(10)和端子构件(400)的厚度相对薄的薄壁部(20)。

Description

电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电池及其制造方法。

背景技术

在电池中，以往是将端子构件与集电体铆接接合。这样的结构例如在日本特开2011-076867号公报(专利文献1)中示出。

在专利文献1中，通过在集电体与端子构件之间的固定中并用铆接固定和激光焊接，能够供给低电阻化的二次电池。

但是，在铆接部的壁厚不足的情况下，可能产生端子构件的接合强度降低的问题。另一方面，连在不必要的部分都使接合部的壁厚过度增厚会导致过度设计，并不优选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在避免过度设计的同时提高端子构件的接合强度的电池及其制造方法。

本发明的电池具备：导电构件，所述导电构件具有贯通孔；以及端子构件，所述端子构件插入到贯通孔中，具有在导电构件上露出的前端部。形成端子构件的前端部与导电构件的接合部。接合部包括端子构件的厚度相对厚的厚壁部和端子构件的厚度相对薄的薄壁部。

本发明的电池的制造方法具备：将端子构件插入导电构件的贯通孔的工序；形成接合部的工序，该接合部具有沿电池上表面的短边方向延伸的中心轴，并将端子构件的前端部与导电构件接合；以及对接合部进行加工以在中心轴上形成接合部的厚度相对厚的厚壁部的工序。

根据结合附图理解的关于本发明的以下详细说明，可明确本发明的上述及其他目的、特征、方面和优点。

附图说明

图1是方形二次电池的立体图。

图2是图1的II-II剖视图。

图3是构成电极体的正极板的俯视图。

图4是构成电极体的负极板的俯视图。

图5是表示由正极板和负极板构成的电极体的俯视图。

图6是表示电极体与正极集电构件和负极集电构件的连接构造的图。

图7是表示正极集电构件和负极集电构件向封口板的安装构造的图。

图8是图7的VIII-VIII剖视图。

图9是图7的IX-IX剖视图。

图10是表示封口板与电极体连接的状态的图。

图11是表示电池组中的母线的配置的图。

图12是表示铆接接合前的电极端子和集电体的图。

图13是表示铆接接合后的电极端子和集电体的图。

图14是表示铆接部的形状的第一例的图。

图15是表示铆接部的形状的第二例的图。

图16是表示铆接部的形状的第三例的图。

图17是表示铆接部的形状的第四例的图。

图18是表示铆接部的形状的第五例的图。

图19是表示电池壳体外部的铆接部的构造的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。此外，有时对相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。

此外，在以下说明的实施方式中，在提及个数、数量等的情况下，除了特别记载的情况以外，本发明的范围不一定限定于该个数、数量等。另外，在以下的实施方式中，各个构成要素除了特别记载的情况以外，对于本发明而言不一定是必需的。

(方形二次电池1的结构)

图1是方形二次电池1的立体图。图2是图1的II-II剖视图。

如图1、图2所示，方形二次电池1包括电池壳体100、电极体200、绝缘片300、正极端子400、负极端子500、正极集电构件600、负极集电构件700以及盖构件800。

电池壳体100由具有开口的有底方筒状的方形外装体110和将方形外装体110的开口封口的封口板120构成。方形外装体110和封口板120优选分别为金属制，优选为铝或铝合金制。

在封口板120上设置有电解液注液孔121。在从电解液注液孔121向电池壳体100内注入了电解液之后，电解液注液孔121被密封构件122密封。作为密封构件122，例如能够使用空心铆钉和其他金属构件。

在封口板120上设置有气体排出阀123。气体排出阀123在电池壳体100内的压力达到规定值以上时断裂。由此，电池壳体100内的气体被排出到电池壳体100外。

电极体200与电解液一起被收容在电池壳体100内。电极体200是正极板和负极板隔着隔膜层叠而成的。在电极体200与方形外装体110之间配置有树脂制的绝缘片300。

在电极体200的封口板120侧的端部设置有正极极耳210A和负极极耳210B。

正极极耳210A和正极端子400经由正极集电构件600电连接。正极集电构件600包括第一正极集电体610和第二正极集电体620。此外，正极集电构件600也可以由一个部件构成。正极集电构件600优选为金属制，更优选为铝或铝合金制。

负极极耳210B和负极端子500经由负极集电构件700电连接。负极集电构件700包括第一负极集电体710和第二负极集电体720。此外，负极集电构件700也可以由一个部件构成。负极集电构件700优选为金属制，更优选为铜或铜合金制。

正极端子400经由树脂制的外部侧绝缘构件410固定于封口板120。负极端子500经由树脂制的外部侧绝缘构件510固定于封口板120。

正极端子400优选为金属制，更优选为铝或铝合金制。负极端子500优选为金属制，更优选为铜或铜合金制。负极端子500也可以具有配置在电池壳体100的内部侧的由铜或铜合金构成的区域和配置在电池壳体100的外部侧的由铝或铝合金构成的区域。

盖构件800位于第一正极集电体610与电极体200之间。盖构件800也可以设置在负极集电体侧。另外，盖构件800不是必需的构件，能够适当省略。

(电极体200的结构)

图3是构成电极体200的正极板200A的俯视图。正极板200A具有主体部220A，该主体部220A在由矩形的铝箔构成的正极芯体的两面形成有包含正极活性物质(例如锂镍钴锰复合氧化物等)、粘结材料(聚偏氟乙烯(PVdF)等)以及导电材料(例如碳材料等)的正极活性物质合剂层。正极芯体从主体部的端边突出，该突出的正极芯体构成正极极耳210A。在正极极耳210A中的与主体部220A邻接的部分，设置有包含氧化铝颗粒、粘结材料以及导电材料的正极保护层230A。正极保护层230A具有比正极活性物质合剂层的电阻大的电阻。正极活性物质合剂层也可以不包含导电材料。正极保护层230A也可以不必设置。

图4是构成电极体200的负极板200B的俯视图。负极板200B具有主体部220B，该主体部220B在由矩形的铜箔构成的负极芯体的两面形成有负极活性物质层。负极芯体从主体部220B的端边突出，该突出的负极芯体构成负极极耳210B。

图5是表示由正极板200A和负极板200B构成的电极体200的俯视图。如图5所示，电极体200被制作成在一个端部层叠各个正极板200A的正极极耳210A，并层叠各个负极板200B的负极极耳210B。正极板200A和负极板200B例如分别重叠50张左右。正极板200A和负极板200B隔着聚烯烃制的矩形的隔膜交替层叠。此外，也可以将长条的隔膜以曲折的方式折叠而使用。

(电极体200与正极集电构件600和负极集电构件700的连接构造)

图6是表示电极体200与正极集电构件600和负极集电构件700的连接构造的图。如图6所示，电极体200由第一电极体元件201(第一层叠组)和第二电极体元件202(第二层叠组)构成。在第一电极体元件201和第二电极体元件202的外表面也分别配置隔膜。第一电极体元件201和第二电极体元件202例如能够通过胶带等以层叠状态的状态固定。或者，也可以在各个正极板200A、负极板200B以及隔膜上设置粘接层，分别粘接隔膜和正极板200A，并分别粘接隔膜和负极板200B。

第一电极体元件201的多个正极极耳210A构成第一正极极耳组211A。第一电极体元件201的多个负极极耳210B构成第一负极极耳组211B。第二电极体元件202的多个正极极耳210A构成第二正极极耳组212A。第二电极体元件202的多个负极极耳210B构成第二负极极耳组212B。

在第一电极体元件201和第二电极体元件202之间配置有第二正极集电体620和第二负极集电体720。第二正极集电体620具有第一开口620A和第二开口620B。第一正极极耳组211A和第二正极极耳组212A焊接连接在第二正极集电体620上，形成焊接连接部213。第一负极极耳组211B和第二负极极耳组212B焊接连接在第二负极集电体720上，形成焊接连接部213。焊接连接部213例如可以通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等形成。

(正极集电构件600和负极集电构件700向封口板120安装的安装构造)

图7是表示正极集电构件600和负极集电构件700向封口板120安装的安装构造的图。图8表示图7的VIII-VIII截面。图9表示图7的IX-IX截面。

首先，参照图7、图8，对正极集电构件600向封口板120的安装进行说明。

在封口板120的外表面侧配置树脂制的外部侧绝缘构件410。在封口板120的内表面侧配置第一正极集电体610和树脂制的绝缘构件630(正极集电体支架)。接着，将正极端子400插入到外部侧绝缘构件410的贯通孔、封口板120的正极端子安装孔、第一正极集电体610的贯通孔以及绝缘构件630的贯通孔中。然后，位于正极端子400的前端的铆接部400A铆接连接到第一正极集电体610上。由此，正极端子400、外部侧绝缘构件410、封口板120、第一正极集电体610、以及绝缘构件630被固定。此外，正极端子400和第一正极集电体610的被铆接连接的部分优选通过激光焊接等进行焊接连接。此外，第一正极集电体610具有锪孔610A，铆接部400A设置在锪孔610A内。

并且，第二正极集电体620以第二正极集电体620的一部分与第一正极集电体610重叠的方式配置在绝缘构件630上。在设置于第二正极集电体620的第一开口620A，第二正极集电体620通过激光焊接等焊接连接于第一正极集电体610。

如图8所示，绝缘构件630具有在电极体200侧突出的筒状部630A。筒状部630A贯通第二正极集电体620的第二开口620B，规定与电解液注液孔121连通的孔部630B。

在将正极集电构件600安装于封口板120时，首先，将第一正极集电体610与封口板120上的绝缘构件630连接。接着，将与电极体200连接的第二正极集电体620安装于第一正极集电体610。此时，以第二正极集电体620的一部分与第一正极集电体610重叠的方式将第二正极集电体620配置在绝缘构件630上。接着，通过激光焊接等将设置于第二正极集电体620的第一开口620A的周围焊接连接于第一正极集电体610。

下面，参照图7和图9说明负极集电构件700向封口板120的安装。

在封口板120的外表面侧配置树脂制的外部侧绝缘构件510。在封口板120的内表面侧配置第一负极集电体710和树脂制的绝缘构件730(负极集电体支架)。接着，将负极端子500插入到外部侧绝缘构件510的贯通孔、封口板120的负极端子安装孔、第一负极集电体710的贯通孔以及绝缘构件730的贯通孔中。然后，将位于负极端子500的前端的铆接部500A铆接连接到第一负极集电体710上。由此，负极端子500、外部侧绝缘构件510、封口板120、第一负极集电体710以及绝缘构件730被固定。此外，负极端子500和第一负极集电体710的被铆接连接的部分优选通过激光焊接等进行焊接连接。

并且，以第二负极集电体720的一部分与第一负极集电体710重叠的方式将第二负极集电体720配置在绝缘构件730上。在设置于第二负极集电体720的第一开口720A，第二负极集电体720通过激光焊接等焊接连接于第一负极集电体710。

在将负极集电构件700安装于封口板120时，首先，将第一负极集电体710连接于封口板120上的绝缘构件730。接着，将与电极体200连接的第二负极集电体720安装于第一负极集电体710。此时，以第二负极集电体720的一部分与第一负极集电体710重叠的方式将第二负极集电体720配置在绝缘构件730上。接着，通过激光焊接等将设置于第二负极集电体720的第一开口720A的周围焊接连接于第一负极集电体710。

(封口板120与电极体200的连接构造)

图10是表示封口板120与电极体200连接的状态的图。如上所述，第一电极体元件201和第二电极体元件202经由正极集电构件600和负极集电构件700安装于封口板120。由此，如图10所示，第一电极体元件201和第二电极体元件202与封口板120连接，电极体200与正极端子400及负极端子500电连接。

(电极体200和方形二次电池1的形成)

从图10所示的状态起，第一电极体元件201和第二电极体元件202集成为一体。此时，第一正极极耳组211A和第二正极极耳组212A在相互不同的方向上弯曲。第一负极极耳组211B和第二负极极耳组212B在相互不同的方向上弯曲。

第一电极体元件201和第二电极体元件202可以通过胶带等集成为一体。或者，也可以通过将第一电极体元件201和第二电极体元件202配置在成形为箱状或袋状的绝缘片内而集成为一体。并且，也能够通过粘接来固定第一电极体元件201和第二电极体元件202。

集成为一体的第一电极体元件201和第二电极体元件202被绝缘片300包围，并插入到方形外装体110。之后，将封口板120焊接连接于方形外装体110，方形外装体110的开口被封口板120封口，形成密闭的电池壳体100。

之后，从设置于封口板120的电解液注液孔121向电池壳体100注入非水电解液。作为非水电解液，例如能够使用在将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二乙酯(DEC)以体积比(25℃)30：30：40的比例混合而成的非水溶剂中以1.2mol/L的浓度溶解有LiPF₆的非水电解液。

在注入非水电解液之后，电解液注液孔121被密封构件122密封。通过以上工序的实施，方形二次电池1完成。

(电池组中的母线2的配置)

图11是表示电池组中的母线的配置的图。图11所示的例子是将多个方形二次电池1串联连接的例子。即，在图11的例子中，邻接的方形二次电池1的正极端子400和负极端子500通过母线2电连接。典型的是，正极端子400和负极端子500与母线2通过焊接而接合。

(电极端子与集电构件的铆接接合)

图12、图13分别是表示铆接接合前、铆接接合后的正极端子400(端子构件)和第一正极集电体610(集电体)的图。此外，以下，例示了正极端子400与第一正极集电体610的铆接部400A，但铆接部500A也能够采用同样的构造。

如图12所示，在将正极端子400插入到形成于第一正极集电体610和绝缘构件630的贯通孔611、631中，使正极端子400的前端孔部400α在第一正极集电体610侧露出的状态下，将夹具900配置在正极端子400的前端孔部400α上，使夹具900向箭头DR900方向移动。由此，如图13所示，将第一正极集电体610与正极端子400接合，形成具有厚度T的铆接部400A(接合部)。

(铆接部的形状)

图14表示铆接部400A的形状的一例。此外，铆接部500A也能够采用与铆接部400A的形状相同的形状。本实施方式的方形二次电池1在铆接部400A的形状上具有一个特征(铆接部500A也同样)。

如图14所示，铆接部400A包括正极端子400的厚度相对厚的厚壁部10和正极端子400的厚度相对薄的薄壁部20。厚壁部10的厚度T例如为0.45mm以上且0.9mm以下左右。在本实施方式中，薄壁部20是指厚度T比厚壁部10相对薄10％以上左右的部分。

铆接部400A由铝、铜等金属构成。也可以在铆接部400A的表面形成镍层。

铆接部400A的厚度T形成为在厚壁部10和薄壁部20的交界处厚度逐渐变薄。但是，也可以在厚壁部10和薄壁部20的交界处形成使厚度变化的台阶。

厚壁部10在图14中的上下分离地形成有两个。即，形成有在与正极端子400和负极端子500排列的X轴方向(封口板120的长边方向)正交的Y轴方向(封口板120的短边方向)上分离的多个厚壁部10。厚壁部10位于沿Y轴方向延伸的铆接部400A的中心轴上。典型地，厚壁部10在铆接部400A具有厚度T最厚的部分，但在铆接部400A也可以存在厚度T比厚壁部10厚的部分。

薄壁部20包括第一薄壁部20A和第二薄壁部20B。第一薄壁部20A沿着铆接部400A的外周缘在周向上延伸。也可以通过焊接将第一薄壁部20A与第一正极集电体610接合。由于第一薄壁部20A的厚度相对较薄，因此，不易产生焊接照射位置的位置偏移，能够得到稳定的焊接强度。

第二薄壁部20B形成在与厚壁部10在铆接部400A的周向上邻接的位置。第二薄壁部20B沿铆接部400A的径向延伸。第二薄壁部20B以呈放射状延伸的方式形成。也可以在铆接部400A的周向上交替地配置厚壁部10和第二薄壁部20B。

在第二薄壁部20B所处的部分，铆接部400A的外周缘以朝向铆接部400A的中心凹陷的方式形成。即，第二薄壁部20B处的铆接部400A的宽度比厚壁部10处的铆接部400A的宽度L小。

铆接部400A沿着周向交替地包括一对直线部400A1和一对曲线部400A2。图14所示的六个第二薄壁部20B中的四个第二薄壁部20B位于直线部400A1与曲线部400A2之间。

铆接部400A的平面形状不限定于具有直线部400A1和曲线部400A2的形状。例如，铆接部400A的平面形状也可以是正圆形状、椭圆形状。

第一薄壁部20A通过在形成了正极端子400与第一正极集电体610的铆接部400A之后对铆接部400A实施冲压加工而形成。

第二薄壁部20B在形成正极端子400与第一正极集电体610的铆接部400A的铆接工序时形成，即与铆接部400A同时形成。但是，也可以通过在形成了铆接部400A之后对铆接部400A实施冲压加工来形成第二薄壁部20B。

在图14的例子中，第一薄壁部20A和第二薄壁部20B形成在周向的角度θ1、θ2(＝130°)的范围内。即，第一薄壁部20A和第二薄壁部20B形成在相对于X轴方向为±65°以下左右的范围内。通过这样设置，能够在对铆接部400A要求比较大的强度的方形二次电池1的短边方向(Y轴方向)的两端选择性地设置厚壁部10。结果，能够在不使铆接部400A过大的情况下提高由铆接部400A带来的正极端子400与第一正极集电体610的接合强度。结果，能够实现正极端子400与第一正极集电体610的稳定的电导通。

图15～图18表示铆接部400A的形状的变形例。如图15所示，也可以不形成第一薄壁部20A，而仅设置放射状的第二薄壁部20B和厚壁部10。另外，如图16所示，也可以在相对于X轴方向为±65°以下左右的范围内的薄壁部形成区域20β中形成第一薄壁部20A和第二薄壁部20B(由于位置和形状适当变更，因此在图16中未图示)。另外，如图17所示，也可以在相对于X轴方向为±65°以下左右的范围内的薄壁部形成区域20β中仅形成第二薄壁部20B(由于位置和形状适当变更，因此在图17中也未图示)。并且，如图18所示，第二薄壁部20B也可以仅形成在铆接部400A的外周缘部附近，不到达铆接部400A的内周部。

(向电池壳体100外部的应用)

在上述的例子中，对电池壳体100内部的铆接部400A进行了说明，但如图19所示，正极端子400的端子构件401与外部端子402(导电构件)的铆接部400B也能够采用同样的结构。即，本发明的接合构造也能够应用于配置在电池壳体100的外部的端子构件与导电构件的接合构造。

对本发明的实施方式进行了说明，但应认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

Claims (15)

1.一种电池，其中，具备：

导电构件，所述导电构件具有贯通孔；以及

端子构件，所述端子构件插入到所述贯通孔中，具有在所述导电构件上露出的前端部，

形成所述端子构件的所述前端部与所述导电构件的接合部，

所述接合部包括所述端子构件的厚度相对厚的厚壁部和所述端子构件的厚度相对薄的薄壁部。

2.根据权利要求1所述的电池，其中，

所述薄壁部沿所述接合部的径向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述电池具有包括长边方向和短边方向的矩形的上表面，

形成有在所述短边方向上分离的多个所述厚壁部。

4.根据权利要求1或2所述的电池，其中，

所述电池具有包括长边方向和短边方向的矩形的上表面，

所述厚壁部在沿所述短边方向延伸的所述接合部的中心轴上具有厚度最厚的部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池，其中，

所述薄壁部呈放射状延伸。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池，其中，

在所述接合部的周向上交替地配置所述厚壁部和所述薄壁部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，其中，

所述接合部形成为厚度从所述厚壁部向所述薄壁部逐渐变薄。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池，其中，

所述接合部的外周包括在所述薄壁部所处的部分朝向所述接合部的中心凹陷的凹部。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池，其中，

所述接合部由所述端子构件的所述前端部与所述导电构件的铆接部形成。

10.根据权利要求9所述的电池，其中，

所述铆接部具有包括一对直线部和一对曲线部的平面形状，

所述薄壁部位于所述直线部与所述曲线部之间。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的电池，其中，

所述电池还具备电极体，

所述导电构件是将所述电极体和所述端子构件电连接的集电体。

12.一种电池的制造方法，其中，包括：

将端子构件插入导电构件的贯通孔的工序；

形成接合部的工序，该接合部具有沿电池上表面的短边方向延伸的中心轴，并将所述端子构件的前端部与所述导电构件接合；以及

对所述接合部进行加工以在所述中心轴上形成所述接合部的厚度相对厚的厚壁部的工序。

13.根据权利要求12所述的电池的制造方法，其中，

对所述接合部进行加工的工序与通过铆接将所述端子构件的所述前端部与所述导电构件接合的工序同时进行。

14.根据权利要求12所述的电池的制造方法，其中，

对所述接合部进行加工的工序在将所述端子构件的所述前端部与所述导电构件接合的工序之后进行。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的电池的制造方法，其中，

在与所述厚壁部在所述接合部的周向上邻接的位置形成所述接合部的厚度相对薄的薄壁部。

Images