CN115004462A - 蓄电设备 - Google Patents

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Abstract

涉及一种蓄电设备，具备电极组、具有开口的壳体、封口体，封口体具备：环状的封口板、端子盖、封口板、绝缘性的衬垫，封口板具备：筒状的第1壁部、从第1壁部的一个端部向第1壁部的径向外侧延伸的凸缘部，端子盖具备：将被第1壁部的另一个端部包围的开口堵塞的板状的外罩部、与外罩部的周缘连续的铆接部，衬垫具备：与第1壁部的外周面面对的筒状的第2壁部、介于第1壁部的另一个端部与外罩部之间的环状基部，铆接部具有包围第2壁部的至少一部分的筒状的第3壁部，第3壁部将第2壁部压缩，封口板的周缘部与壳体的开口端部被接合。

Description

蓄电设备
技术领域
本公开涉及蓄电设备。
背景技术
作为车辆、电子设备等的驱动源，蓄电设备被广泛利用。一般地，蓄电设备具备：壳体，容纳包含第1电极和第2电极的电极组并且具有开口；和封口体，将壳体的开口堵塞。在第1电极与壳体电连接的情况下，第2电极与设置于封口体的端子部连接。端子部需要与壳体电绝缘。
专利文献1提出了一种非水电解质二次电池，具备：有底筒状的电池壳体、收纳于该壳体的发电要素、将所述电池壳体的开口部堵塞的封口板，所述封口板具有：形成为与所述电池壳体的开口部形状大致一致的凸缘部、对在电池壳体内的压力达到规定值时断裂的气体排出单元进行保持的凸台(Boss)部、向凸台部的内侧突出的突出部，在突出部与使凸台部的一端向内侧弯曲的弯曲部位之间，配置兼作一个电极端子的盖部、上部金属薄板、下部金属薄板、衬垫。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-241171号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
但是，为了在专利文献1的封口板设置上述的凸台部和突出部需要复杂的加工。例如，需要在形成有凸台部以及突出部的一者的封口板通过焊接、锻造而形成另一者。为了高精度地制造这种封口板，成本变高。因此，本公开中目的在于，提供一种具备加工容易的封口体的蓄电设备。
-解决课题的手段-
本公开的一个方面涉及一种蓄电设备，具备：包含第1电极和第2电极的电极组；容纳所述电极组并且具有开口的壳体；和将所述壳体的开口堵塞的封口体，所述封口体具备：环状的封口板、端子盖、介于所述封口板与所述端子盖之间的绝缘性的衬垫，所述封口板具备：筒状的第1壁部、从所述第1壁部的一个端部向所述第1壁部的径向外侧延伸的凸缘部，所述端子盖具备：将被所述第1壁部的另一个端部包围的开口堵塞的板状的外罩部、与所述外罩部的周缘连续的铆接部，所述衬垫具备：与所述第1壁部的外周面面对的筒状的第2壁部、介于所述第1壁部的另一个端部与所述外罩部之间的环状基部，所述铆接部具有将所述第2壁部的至少一部分包围的筒状的第3壁部，所述第3壁部将所述第2壁部向所述第1壁部的径向内侧按压从而压缩所述第2壁部，所述封口板的周缘部与所述壳体的开口端部被接合，所述端子盖与所述第1电极电连接，所述壳体与所述第2电极电连接。
-发明效果-
根据本公开，不需要从凸缘部延伸的突出部，封口板的加工变得容易。因此，能够提供具备能够以低成本进行高精度的加工的封口体的蓄电设备。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的蓄电设备的一个例子的构造的剖视图。
图2是本公开的实施方式所涉及的封口体的第1变形例的剖视图。
图3是本公开的实施方式所涉及的封口体的第2变形例的剖视图。
图4是本公开的实施方式所涉及的封口体的第3变形例的剖视图。
图5是本公开的实施方式所涉及的封口体的第4变形例的剖视图。
图6是表示本公开的一实施方式所涉及的封口体的制造工艺(前半)的工序图。
图7是表示本公开的一实施方式所涉及的封口体的制造工艺(后半)的工序图。
具体实施方式
本公开的一个方面所涉及的蓄电设备具备：电极组，包含第1电极和第2电极；壳体，容纳电极组并且具有开口；封口体，将壳体的开口堵塞。壳体的形状例如是圆筒形。壳体例如具有：筒部、与筒部的一个端部连续并且与开口对应的开口端部、将筒部的另一个端部封闭的底部。电极组例如将第1电极与第2电极隔着隔离件卷绕而构成。在蓄电设备是电池的情况下，第1电极以及第2电极的一者是正极，另一者是负极。
封口体具备：环状的封口板、端子盖、存在于封口板与端子盖之间的绝缘性的衬垫。环状的封口板的周缘部与壳体的开口端部接合，由此通过封口体而壳体的开口被密封。封口板通过与壳体的接合，具有与壳体相同的极性。封口板例如具有导电性，包含金属。在壳体也包含金属的情况下，壳体与封口板也可以包含相同的金属。通过该结构，能够提高封口体与壳体的接合部的可靠性。壳体在与负极连接的情况下，也可以包含铁、不锈钢、铜、铝、镍、这些金属的合金等。端子盖通过衬垫而与封口板绝缘，因此能够具有与壳体不同的极性。端子盖与第1电极电连接，壳体与第2电极电连接。端子盖具有导电性，例如包含金属。在壳体也包含金属的情况下，构成端子盖的金属也可以是与后述的引线相同的材料。通过该结构，在将引线与端子盖接合时，接合部的可靠性提高。
环状的封口板具备：筒状的第1壁部、从第1壁部的一个端部向第1壁部的径向(以下，也称为径向D。)的外侧延伸的凸缘部。即，封口板的周缘部是凸缘部的周缘部，凸缘部的周缘部与壳体的开口接合。凸缘部的周缘部也可以在封口体与电极组面对的方向延伸。即，也可以在凸缘部的周缘部形成向壳体内侧延伸的较浅的筒状壁。由此，在将封口体与壳体的开口端部接合时，容易扩大熔融痕的高度方向的尺寸(熔融痕的深度)。因此，能够将封口体与壳体更加牢固地固定。另外，筒状壁也可以向壳体的外侧延伸。通过该结构，将封口体与壳体接合时的热量难以传导至壳体内。因此，筒状壁也可以相对于壳体的筒部的延伸方向平行地延伸。
筒状的第1壁部位于封口板的中央部，凸缘部也可以具有与壳体的开口的形状对应的形状。此外，在壳体是圆筒形的情况下，筒状的第1壁部与凸缘部也可以从筒状的第1壁部的轴向来看，具有同心圆的形状。所谓筒状的第1壁部的一个端部，是最接近于凸缘部的部位，也是凸缘部与第1壁部的边界部。
端子盖具备：将被筒状的第1壁部的另一个端部(以下，称为前端部。)包围的开口堵塞的板状的外罩部、与外罩部的周缘连续的铆接部。另一方面，存在于端子盖与封口板之间的衬垫具备：与封口板的第1壁部的外周面面对的筒状的第2壁部、存在于第1壁部的另一个端部与外罩部之间的环状基部。另外，衬垫的材料的例子中，包含：聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、全氟烷氧基烷烃(PFA)以及聚醚醚酮(PEEK)等。筒状的第1壁部的前端部是以凸缘部的主面为基准面而从凸缘部最突出的部位。被该前端部包围的开口例如是圆形，将其堵塞的板状的外罩部也可以是圆形。即，外罩部可以是圆盘状。
端子盖的铆接部具有将衬垫按压并使其压缩的作用。通过这样的压缩，端子盖自身隔着衬垫而被固定于封口板的第1壁部，并且可防止壳体内部的流体(气体、电解液)从封口板与端子盖之间泄漏到外部。更具体地说，铆接部具有将衬垫的筒状的第2壁部的至少一部分包围的筒状的第3壁部，通过第3壁部将第2壁部向第1壁部的径向内侧按压来压缩第2壁部。另外，第3壁部也可以不具有铆接部。例如，也可以通过使第3壁部与第1壁部之间的尺寸比第2壁部的厚度(径向D的尺寸)小，从而第1壁部和第3壁部压缩第2壁部。
铆接部也可以具有从第3壁部向第2壁部弯曲并延伸的钩部。钩部可以弯曲为钩状，以使得咬入衬垫的第2壁部。该情况下，钩部从第3壁部的前端向径向D的内侧突出即可。由此，衬垫的第2壁部的压缩率提高，端子盖隔着衬垫而被更加牢固地固定于封口板的第1壁部，并且可进一步防止壳体内部的流体泄漏到外部。
期望存在于封口板的第1壁部的前端部与外罩部之间的衬垫的环状基部向第1壁部的前端部与外罩部接近的方向被压缩。由此，可进一步显著地抑制壳体内部的流体泄漏到外部。
期望衬垫的环状基部的内径比封口板的第1壁部的内径小。由此，可更加可靠地防止端子盖的外罩部与封口板的第1壁部的接触，可抑制短路。
在衬垫的第2壁部，与环状基部相反的一侧的环状的端部也可以与凸缘部和第1壁部的外周这两者接触。由此，更加可靠地防止端子盖的铆接部与封口板的凸缘部的接触，可抑制短路。此时，环状的端部也可以在铆接部的第3壁部的前端部(或钩部)与凸缘部接近的方向被压缩。由此，壳体内部的流体进一步难以泄漏到外部。
在蓄电设备中，封口体也可以被配置为第1壁部的前端部向壳体内突出。该情况下，壳体内的压力经由端子盖的外罩部而被施加于封口板的凸缘部。即，向端子盖与封口板接近的方向(衬垫被压缩的方向)施加壳体内压。因此，蓄电设备的密封性提高。此外，第1壁部的前端部也可以向壳体的外部突出。该情况下，所谓第1壁部的前端部向壳体内突出的情况，是端子盖、衬垫的各部分的朝向是朝向相反方向而配置。通过该结构也可得到封口板的加工容易的蓄电设备。此外，由于端子盖的外罩部被配置于蓄电设备的上端，因此用于与其他蓄电设备、外部设备或外部电路连接的连接构件相对于外罩部的接近变得容易。
另外，蓄电设备的种类并不被特别限定，举例一次电池、二次电池、锂离子电容器、双电层电容器、固体电解电容器等。其中能够适当地使用能量密度高的锂离子二次电池等的非水电解质二次电池(包含全固体电池)。
以下，参照附图来对本发明的实施方式所涉及的蓄电设备具体进行说明，但本发明并不限定于以下。
图1是表示一实施方式所涉及的蓄电设备100的一个例子的构造的剖视图。蓄电设备100具备：具有开口101的圆筒形的壳体110、包含容纳于壳体110的第1电极以及第2电极的电极组120、将开口101密封的封口体130。封口体130具备：环状的封口板131、端子盖132、存在于这些之间的绝缘性的衬垫133。另一方面，壳体110具有：圆筒形的筒部111、与筒部111的一个端部连续并且与开口101对应的开口端部112、将筒部111的另一个端部封闭的底部113。
封口板131具备：筒状的第1壁部1311、凸缘部1312，第1壁部1311被配置为向壳体内突出。并且，封口板131的周缘部在焊接部WP处与壳体110的开口端部112接合。在凸缘部1312的周缘部，为了使封口体130与壳体的开口端部112的对位容易，设置向壳体内侧延伸的较浅的筒状壁1312W。凸缘部1312与壳体110的开口端部112例如通过焊接而接合。
端子盖132具备：将被第1壁部1311包围的开口堵塞的板状的外罩部1321、与该周缘连续的铆接部1322。另一方面，衬垫133具备：面向第1壁部1311的筒状的第2壁部1331、存在于第1壁部1311与外罩部1321之间的环状基部1332。铆接部1322具有：将衬垫133的第2壁部1331的一部分包围的筒状的第3壁部1323、与第3壁部1323连续的钩状的钩部1324，第3壁部1323将第2壁部1331向径向D的内侧按压并且钩部1324咬入衬垫133的第2壁部1331从而与衬垫133卡合。
此外，衬垫133的环状基部1332的内径比第1壁部1311的内径小，环状基部1332在第1壁部1311与外罩部1321接近的方向(与径向D垂直的轴向A)被压缩。通过钩部1324与衬垫133卡合，容易维持轴向A上的环状基部1332的压缩。
进一步地，衬垫133的与第2壁部1331的环状基部1332相反的一侧的环状的端部1333与凸缘部1312和第1壁部1311的外周这两者接触，并且在钩部1324与凸缘部1312之间在轴向A被压缩。环状的端部1333的压缩也容易通过钩部1324与衬垫133卡合而维持。
在电极组120与封口体130之间，配置内部绝缘板140，内部绝缘板140防止电极组120与封口体130的接触。在内部绝缘板140，设置规定的引线孔141。从构成电极组120的第1电极导出的引线122穿过引线孔141并与端子盖132的内表面电连接。因此，端子盖132具有与第1电极相同的极性。另一方面，构成电极组120的第2电极与壳体110电连接。因此，壳体110具有与第2电极相同的极性。
封口体的构造并不局限于图1所示的构造，可以各种变更。以下，参照附图来对封口体的变形例进行说明，但变形例并不限定于以下。
图2中表示第1变形例。在图2中，封口板131的第1壁部1311的前端部1311T向第1壁部的径向D的外侧弯曲。该情况下，衬垫133的第2壁部1331通过第1壁部1311的前端部1311T而被向径向D的外侧按压。因此，相比于前端部1311T未按压衬垫133的结构，第2壁部1331被前端部1311T较强地压缩。此外，通过端子盖132的铆接部1322具有钩部1324，钩部1324与第1壁部1311的前端部1311T经由衬垫133而卡合，容易维持轴向A上的衬垫133的压缩。特别地，衬垫133的与环状基部1332相反的一侧的环状的端部1333的轴向A上的压缩状态稳定。
图3、4中表示第2、3变形例。在图3、4中，端子盖132的外罩部1321的中央部向第1壁部1311的中空突出。该情况下，由于外罩部1321的中央部与封口板131的凸缘部1312的轴向A上的高度接近，因此外罩部1321的中央部与外部设备等的电连接变得容易。在第2变形例中，外罩部1321的中央部形成为壁厚，端子盖132作为整体为刚性且具有高强度。另一方面，在第3变形例中，在外罩部1321的中央部形成向壳体的外侧突出的凹陷。具有这种凹陷的导电盖相比于具有包含壁厚的中央部的外罩部的导电盖更轻。
图5中表示第4变形例。在图5中，在封口体130和电极组面向的轴向A，凸缘部1312倾斜为凸缘部1312的周缘部向第1壁部1311的前端部接近。该情况下，由于壳体110的开口端部112与端子盖132的外罩部1321的轴向A上的高度接近，因此外罩部1321的中央部与外部设备等的电连接变得容易。
接下来，对本实施方式所涉及的封口体的制造方法进行说明。图6是表示封口体的制造工艺的工序图。
首先，准备封口板131和衬垫133(图6的(a))。封口板具有筒状的第1壁部1311和凸缘部1312。在图示例中，凸缘部的周缘具有较浅的筒状壁1312W。衬垫133是具有筒状的第2壁部1331和内凸缘状的环状基部1332的筒型，该第2壁部1331具有用于容纳第1壁部1311的中空，该环状基部1332与第1壁部1311的前端部抵接。
接下来，将封口板131的第1壁部1311插入衬垫133的第2壁部1331的中空部并使两者嵌合(图6的(b)、(c))。第2壁部1331的内径可以比第1壁部1311的外径稍大，也可以稍小并将第1壁部1311向第2壁部1331的中空压入。此外，也可以在第1壁部1311的外周面或者第2壁部1331的内周面的至少一者，设置两者接近并且逐渐变窄的微小锥形。
接下来，准备形成有钩部1324的端子盖132的前驱体132a。前驱体132a是在圆盘状的金属板形成钩部1324之后，在第3壁部1323与外罩部1321的环状的边界，使第3壁部1323向与钩部1324相同的一侧以规定的角度弯曲。将端子盖132的前驱体132a载置于衬垫133，以使得凹面与衬垫133的环状基部1332对置(图6的(d)，图7的(e))。
接下来，向封口板131的第1壁部1311的中空插入冲头(模具)P。将端子盖132的前驱体132a的第3壁部1323进一步折弯，通过规定的模具(未图示)将第3壁部1323向衬垫133的第2壁部1331按压。同时，通过规定的模具将端子盖132的外罩部1321向衬垫133的环状基部1332按压(图7的(f))。其结果，衬垫133的第2壁部1331、环状基部1332以及其相反侧的环状的端部1333分别向所希望的方向被压缩的状态的封口体130完成(图7的(g))。即，端子盖132经由衬垫133而与封口板131的第1壁部1311铆接。
上述中，以圆筒形的蓄电设备为例进行了说明，但本公开也能够利用于各种形状(例如方形)的蓄电设备。
产业上的可利用性
本公开所涉及的蓄电设备特别适合用作为混合动力汽车、电动汽车等的车辆的电源。
-符号说明-
100：蓄电设备
101：开口
110：壳体
111：筒部
112：开口端部
113：底部
120：电极组
122：引线
130：封口体
131：封口板
1311：第1壁部
1312：凸缘部
1312W：筒状壁
132：端子盖
1321：外罩部
1322：铆接部
1323：第3壁部
1324：钩部
133：衬垫
1331：第2壁部
1332：环状基部
1333：环状的端部
140：内部绝缘板
141：引线孔。

Claims (11)

1.一种蓄电设备，具备：
电极组，包含第1电极和第2电极；
壳体，容纳所述电极组并且具有开口；和
封口体，将所述壳体的开口堵塞，
所述封口体具备：环状的封口板、端子盖、和介于所述封口板与所述端子盖之间的绝缘性的衬垫，
所述封口板具备：筒状的第1壁部、和从所述第1壁部的一个端部向所述第1壁部的径向外侧延伸的凸缘部，
所述端子盖具备：将被所述第1壁部的另一个端部包围的开口堵塞的板状的外罩部、和与所述外罩部的周缘连续的铆接部，
所述衬垫具备：与所述第1壁部的外周面面对的筒状的第2壁部、和介于所述第1壁部的另一个端部与所述外罩部之间的环状基部，
所述铆接部具有筒状的第3壁部，所述第3壁部包围所述第2壁部的至少一部分，
所述第3壁部将所述第2壁部向所述第1壁部的径向内侧按压从而压缩所述第2壁部，
所述封口板的周缘部与所述壳体的开口端部被接合，
所述端子盖与所述第1电极电连接，
所述壳体与所述第2电极电连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备，其中，
所述铆接部具有从所述第3壁部延伸的钩部。
3.根据权利要求1或者2所述的蓄电设备，其中，
所述环状基部在所述第1壁部的另一个端部与所述外罩部接近的方向被压缩。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述第2壁部中与所述环状基部相反的一侧的环状的端部接触于所述凸缘部和所述第1壁部的外周。
5.根据权利要求4所述的蓄电设备，其中，
所述环状的端部在所述钩部与所述凸缘部接近的方向被压缩。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述第1壁部的另一个端部向所述第1壁部的径向外侧弯曲，将所述第2壁部向所述第1壁部的径向外侧按压从而压缩所述第2壁部。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述外罩部的中央部向所述第1壁部的中空突出。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的蓄电设备，其中，
在所述封口体与所述电极组面对的方向，所述凸缘部的周缘部倾斜为接近于所述第1壁部的另一个端部侧。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述凸缘部的所述周缘部向所述封口体与所述电极组面对的方向延伸。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述环状基部的内径比所述第1壁部的内径小。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的蓄电设备，其中，
所述封口体被配置为所述第1壁部的另一个端部向所述壳体内突出。
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