CN115136407A - 纽扣型二次电池 - Google Patents

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CN115136407A CN202180005688.0A CN202180005688A CN115136407A CN 115136407 A CN115136407 A CN 115136407A CN 202180005688 A CN202180005688 A CN 202180005688A CN 115136407 A CN115136407 A CN 115136407A
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鸟巢刚
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Abstract

纽扣型二次电池(1)具备:正极(2)、负极(3)、电解质层(4)、外装体(5)、以及导电性的弹性部件(7)。正极(2)及负极(3)在上下方向上排列。电解质层(4)设置于正极(2)与负极(3)之间。外装体(5)具有对正极(2)、负极(3)及电解质层(4)进行收纳的密闭空间。弹性部件(7)以在上下方向上被压缩的状态配置于正极(2)及负极(3)中的一个电极与外装体(5)的平板部之间。弹性部件(7)将该一个电极和该平板部间接地或直接地电连接。弹性部件(7)具有在上下方向上呈凸状的多个凸部。该多个凸部具备第一凸部和屈服余量与第一凸部不同的第二凸部,上述屈服余量是在上下方向上作用的压缩应力与屈服应力之差。据此,能够使纽扣型二次电池(1)长寿命化。

Description

纽扣型二次电池
技术领域
本发明涉及纽扣型二次电池。
[关联申请的参考]
本申请主张2020年2月27日申请的日本专利申请JP2020-031486的优先权利益,该申请的全部内容均引入本申请中。
背景技术
以往,利用了具有各种结构的纽扣型二次电池。例如日本特开2017-195129号公报(文献1)中公开一种锂二次电池,其中,在负极壳体的顶板部与负极之间设置弹簧,借助该弹簧而将顶板部和负极电连接。
另一方面,日本特开2012-197824号公报(文献2)中公开了如下技术,即,在具备正极及负极交替层叠的熔盐电池主体的熔盐电池中,将在周向上反复形成有蛇腹状的山部及谷部的环状的薄板弹簧配置于熔盐电池主体与容器内表面之间,在层叠方向上对熔盐电池主体进行施力。
但是,像文献1那样的纽扣型二次电池中,收纳弹簧的空间的高度较小,因此,在纽扣型二次电池的制造过程中,弹簧在上下方向上被大幅压缩。像这样,压缩位移较大的情况下,若想要利用像文献2那样的形状的弹簧,则在制造过程中,弹簧的山部及谷部有可能屈服,负极壳体的顶板部与负极之间的导电性降低。另外,即便在制造过程中弹簧没有屈服的情况下,在电池的外周部排列的各山部及各谷部也有可能因经时变化而比较早地屈服,纽扣型二次电池的寿命变短。
发明内容
本发明涉及纽扣型二次电池,其目的在于,使纽扣型二次电池长寿命化。
本发明的优选的一个方案所涉及的纽扣型二次电池具备:正极及负极,该正极及负极在上下方向上排列;电解质层,该电解质层设置于所述正极与所述负极之间;外装体,该外装体具有对所述正极、所述负极及所述电解质层进行收纳的密闭空间;以及导电性的弹性部件,该弹性部件以在上下方向上被压缩的状态配置于所述正极及所述负极中的一个电极与所述外装体的平板部之间,将所述一个电极和所述平板部间接地或直接地电连接。所述弹性部件具有在上下方向上呈凸状的多个凸部。所述多个凸部具备:第一凸部和屈服余量与所述第一凸部不同的第二凸部,上述屈服余量是在上下方向上作用的压缩应力与屈服应力之差。
根据本发明,能够使纽扣型二次电池长寿命化。
优选为,关于所述一个电极与所述平板部之间的由压缩所引起的上下方向上的位移量即纵位移量,所述第二凸部的所述纵位移量和所述第一凸部的所述纵位移量不同。
优选为,关于上下方向上的弹簧常数,所述第二凸部的所述弹簧常数和所述第一凸部的所述弹簧常数不同。
优选为,所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的宽度之差。
优选为,所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的板厚之差。
优选为,所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的杨氏模量之差,所述第一凸部与所述第二凸部的所述杨氏模量之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的表面粗糙度之差。
优选为,所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的曲率之差。
优选为,所述多个凸部为在与一个径向平行的规定的排列方向上排列的3个以上的凸部。所述第一凸部及所述第二凸部中的所述屈服余量较大的凸部为所述多个凸部中的除位于所述排列方向上的两个端部的凸部以外的凸部。
优选为,所述多个凸部在与一个径向平行的规定的排列方向上排列。所述多个凸部各自在与所述排列方向垂直的方向上呈直线状延伸。
优选为,所述多个凸部中的至少1个凸部的顶部为与上下方向垂直的平面部,并与所述平板部焊接。
优选为,自由状态下的所述多个凸部的高度相同。
上述目的及其他目的、特征、方案及优点通过以下参照附图进行的本发明的详细说明加以明确。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的纽扣型二次电池的截面图。
图2是弹性部件的俯视图。
图3是弹性部件的截面图。
图4是将弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图5是将第二实施方式所涉及的纽扣型二次电池的弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图6是弹性部件的俯视图。
图7是弹性部件的截面图。
图8是其他弹性部件的俯视图。
图9是其他弹性部件的截面图。
图10是将其他弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图11是其他弹性部件的俯视图。
图12是其他弹性部件的截面图。
图13是将其他弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图14是其他弹性部件的俯视图。
图15是其他弹性部件的截面图。
图16是将其他弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图17是其他弹性部件的俯视图。
图18是其他弹性部件的截面图。
图19是将其他弹性部件附近的部位放大示出的截面图。
图20是其他弹性部件的立体图。
图21是表示其他弹性部件的周向上的各位置处的高度的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的纽扣型二次电池1的构成的截面图。纽扣型二次电池1为例如利用回流焊方式进行锡焊用的电池。将纽扣型二次电池1利用焊锡回流焊与配线基板等对象物进行电连接而安装。据此,制造出具备纽扣型二次电池1的附带有电池的器件。以下的说明中,也将图1中的上下方向简称为“上下方向”。该上下方向不需要与纽扣型二次电池1实际使用时的重力方向一致。
纽扣型二次电池1具备:正极2、负极3、电解质层4、外装体5、正极集电体62、负极集电体63、以及弹性部件7。电解质层4设置于正极2与负极3之间。在外装体5的内部具有密闭空间。正极2、负极3、电解质层4、正极集电体62、负极集电体63及弹性部件7收纳于该密闭空间。
外装体5具备:正极罐51、负极罐52、以及垫片53。正极罐51具备平板部511和周壁部512。平板部511为大致圆板状。周壁部512自平板部511的外周缘向上方突出。正极罐51为对正极2进行收纳的容器。负极罐52具备平板部521和周壁部522。平板部521为大致圆板状。周壁部522自平板部521的外周缘向下方突出。负极罐52为对负极3进行收纳的容器。
纽扣型二次电池1中,正极罐51的平板部511、正极集电体62、正极2、电解质层4、负极3、负极集电体63、弹性部件7及负极罐52的平板部521自图1中的下侧开始按该顺序在上下方向上排列。如后所述,正极集电体62及负极集电体63可以省略。
纽扣型二次电池1中,负极罐52和正极罐51对置地配置,以使得负极3夹着电解质层4而与正极2对置。垫片53为绝缘性,设置于正极罐51的周壁部512与负极罐52的周壁部522之间。正极罐51及负极罐52各自的板厚为例如0.075~0.25mm。像这样,通过使正极罐51及负极罐52的板厚比较小,能够在薄型的纽扣型二次电池1中确保正极2及负极3的某种程度的厚度,使电池容量增大变得容易。
弹性部件7为具有柔性的导电性板部件。图1例示的弹性部件7为金属制的薄板弹簧(也称为碟形弹簧)。弹性部件7的俯视下的外形为大致圆形。下文中,对弹性部件7的形状的详细情况进行说明。弹性部件7由例如不锈钢形成。弹性部件7也可以由其他金属(例如铝)形成,还可以由除金属以外的导电性材料(例如导电性树脂)形成。另外,弹性部件7中,可以根据需要在径向上的中央部设置有贯通孔。
弹性部件7夹持于负极罐52的平板部521与负极集电体63之间。另外,弹性部件7及负极集电体63配置于负极罐52的平板部521与负极3之间。弹性部件7从负极罐52的平板部521和负极集电体63及负极3受力而弹性变形,在上下方向上被压缩。弹性部件7隔着负极集电体63而将负极罐52的平板部521和负极3间接地电连接。平板部521和负极3及负极集电体63大致平行。
纽扣型二次电池1中,负极集电体63可以省略。负极集电体63省略的情况下,弹性部件7以被压缩的状态配置于负极罐52的平板部521与负极3之间,与负极3直接接触。弹性部件7将负极罐52的平板部521和负极3直接地电连接。像这样,弹性部件7与负极3间接地或直接地接触,从而将负极罐52的平板部521和负极3直接地或间接地电连接。应予说明,来自弹性部件7的力也作用于正极2侧,因此,正极集电体62也可以省略。
在将纽扣型二次电池1固定于配线基板等对象物时,例如利用回流焊方式将纽扣型二次电池1锡焊于对象物。此时,纽扣型二次电池1于高温被加热规定时间,因此,外装体5的内部压力升高。纽扣型二次电池1中,通过设置弹性部件7,即便外装体5发生膨胀,也能确保负极3与负极罐52之间的导电性及正极2与正极罐51之间的导电性。
图1所示的正极罐51及负极罐52由金属制成。例如,通过对不锈钢、铝等金属板进行压制加工(拉深加工)而形成正极罐51及负极罐52。应予说明,在外装体5中实现密闭空间即可,针对正极罐51及负极罐52各自可以利用其他方法形成平板部511、521、周壁部512、522。
在制造图1的纽扣型二次电池1时,正极罐51的周壁部512配置于负极罐52的周壁部522的外侧。并且,在对负极罐52的平板部521施加朝下的载荷而使得弹性部件7在上下方向上被压缩的状态下,正极罐51的周壁部512朝向径向内侧进行塑性变形。像这样,通过对正极罐51的周壁部512进行铆接,使得正极罐51隔着垫片53而固定于负极罐52。据此,形成上述密闭空间。
正极罐51的平板部511的面积大于负极罐52的平板部521的面积。另外,正极罐51的周壁部512的圆周大于负极罐52的周壁部522的圆周。负极罐52的周壁部522的外周面由垫片53覆盖,因此,在负极罐52的周壁部522与外部大气接触的部分很少。垫片53为配置于周壁部512、522之间的环状部件。垫片53还填充于周壁部522与正极2等之间。垫片53由例如聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、全氟烷氧基烷烃、聚氯三氟乙烯等绝缘树脂制成。其中,优选为耐热性优异的聚苯硫醚、全氟烷氧基烷烃。垫片53也可以为由其他绝缘材料形成的部件。
纽扣型二次电池1的厚度、即、正极罐51的平板部511的外表面与负极罐52的平板部521的外表面之间的距离为例如0.7mm以上且1.6mm以下。为了实现安装有纽扣型二次电池1的后述的电路基板组件的薄型化,纽扣型二次电池1的厚度的上限值优选为1.4mm,更优选为1.2mm。正极2及负极3中,从确保某种程度的厚度而使电池容量变大的观点出发,纽扣型二次电池1的厚度的下限值优选为0.8mm,更优选为0.9mm。
纽扣型二次电池1的直径为例如10mm以上且20mm以下。图1的纽扣型二次电池1的直径为正极罐51的平板部511的直径。为了实现安装有纽扣型二次电池1的附带有电池的器件的小型化,纽扣型二次电池1的直径的上限值优选为18mm,更优选为16mm。正极2及负极3中,从确保某种程度的尺寸而使电池容量变大的观点出发,纽扣型二次电池1的直径的下限值优选为10.5mm,更优选为11mm。
如后所述,优选的纽扣型二次电池1中,作为正极2,采用锂复合氧化物烧结体板,作为负极3,采用含钛烧结体板。据此,实现具有优异的耐热性、小型薄型、高容量且高输出、并且能够恒压(CV)充电的纽扣型锂二次电池。
正极2为例如烧结体板(即、板状的烧结体)。正极2为烧结体意味着:正极2不含粘合剂及导电助剂。这是因为:即便生片中包含有粘合剂,在烧成时,粘合剂也会消失或烧掉。通过正极2为烧结体,能够提高耐热性。另外,通过正极2不含粘合剂,还可抑制由电解液42(后述)导致的正极2劣化。正极2优选为多孔质,即包含气孔。
优选的正极2为锂复合氧化物烧结体板。锂复合氧化物特别优选为钴酸锂(典型的为LiCoO2,以下简称为“LCO”)。上述锂复合氧化物烧结体板优选为取向正极板,该取向正极板包含由锂复合氧化物构成的多个一次粒子,且多个一次粒子以相对于正极的板面而言大于0°且为30°以下的平均取向角度进行取向。
正极2的厚度优选为60μm~450μm,更优选为70μm~350μm,进一步优选为90μm~300μm。如果在上述范围内,则能够提高每单位面积的活性物质容量,从而提高纽扣型二次电池1的能量密度,并且,抑制随反复充放电而发生的电池特性劣化(特别是电阻值上升)。
负极3为例如烧结体板(即、板状的烧结体)。负极3为烧结体意味着:负极3不含粘合剂及导电助剂。这是因为:即便生片中包含有粘合剂,在烧成时,粘合剂也会消失或烧掉。通过负极3为烧结体,能够提高耐热性。另外,通过负极3不含粘合剂,负极活性物质(后述的LTO或Nb2TiO7等)的填充密度升高,能够得到高容量及良好的充放电效率。负极3优选为多孔质,即包含气孔。
优选的负极3为含钛烧结体板。含钛烧结体板优选包含钛酸锂Li4Ti5O12(以下称为“LTO”)或铌钛复合氧化物Nb2TiO7,更优选包含LTO。应予说明,LTO已知为典型地具有尖晶石型结构的物质,不过,在充放电时也可以采用其他结构。例如,LTO在充放电时以Li4Ti5O12(尖晶石结构)和Li7Ti5O12(岩盐结构)的二相共存进行反应。因此,LTO并不限定于尖晶石结构。上述含钛烧结体板具有多个(即大量)一次粒子粘结的结构。因此,优选这些一次粒子由LTO或Nb2TiO7构成。
负极3的厚度优选为70μm~500μm,更优选为85μm~400μm,进一步优选为95μm~350μm。LTO烧结体板越厚,越容易实现高容量及高能量密度的电池。例如,利用SEM(扫描电子显微镜)观察负极3的截面,对此时的看上去大致平行的板面间的距离进行测定,由此得到负极3的厚度。
图1例示的纽扣型二次电池1中,电解质层4具备隔板41和电解液42。隔板41设置于正极2与负极3之间。隔板41为多孔质,电解液42主要含浸于隔板41。在正极2及负极3为多孔质的情况下,电解液42也含浸于正极2及负极3中。电解液42可以存在于正极2、负极3、隔板41等与外装体5之间的间隙。
隔板41优选为纤维素制或陶瓷制的隔板。就价廉且耐热性优异而言,纤维素制的隔板是有利的。另外,纤维素制的隔板与广泛使用的耐热性较差的聚烯烃制隔板不同,不仅其自身的耐热性优异,并且,针对耐热性优异的电解液成分即γ-丁内酯(GBL)的润湿性也优异。因此,采用包含GBL的电解液的情况下,能够使电解液(无排斥地)充分渗透于隔板。另一方面,陶瓷制的隔板不仅耐热性优异,并且,具有能够与正极2及负极3一起整体制成1个一体烧结体的优点。陶瓷隔板的情况下,构成隔板的陶瓷优选为从MgO、Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、AlN及堇青石中选择的至少1种,更优选为从MgO、Al2O3及ZrO2中选择的至少1种。
电解液42没有特别限定,在纽扣型二次电池1为锂二次电池的情况下,使用使锂盐溶解于有机溶剂等非水溶剂中得到的液体等锂电池用的市售的电解液即可。特别优选为耐热性优异的电解液,像这样的电解液优选为在非水溶剂中包含硼氟化锂(LiBF4)的电解液。这种情况下,优选的非水溶剂为选自由γ-丁内酯(GBL)、碳酸乙烯酯(EC)及碳酸丙烯酯(PC)构成的组中的至少1种,更优选为由EC及GBL构成的混合溶剂、由PC构成的单独溶剂、由PC及GBL构成的混合溶剂或由GBL构成的单独溶剂,特别优选为由EC及GBL构成的混合溶剂或由GBL构成的单独溶剂。
通过非水溶剂包含γ-丁内酯(GBL),使得沸点上升,从而耐热性大幅提高。从该观点出发,含有EC和/或GBL的非水溶剂中的EC:GBL的体积比优选为0:1~1:1(GBL比率50体积%~100体积%),更优选为0:1~1:1.5(GBL比率60体积%~100体积%),进一步优选为0:1~1:2(GBL比率66.6体积%~100体积%),特别优选为0:1~1:3(GBL比率75体积%~100体积%)。非水溶剂中溶解的硼氟化锂(LiBF4)为分解温度高的电解质,这也使得耐热性大幅提高。电解液42中的LiBF4浓度优选为0.5mol/L~2mol/L,更优选为0.6mol/L~1.9mol/L,进一步优选为0.7mol/L~1.7mol/L,特别优选为0.8mol/L~1.5mol/L。
电解液42中,作为添加剂,可以进一步包含碳酸亚乙烯酯(VC)和/或氟代碳酸乙烯酯(FEC)和/或乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)。VC及FEC的耐热性均优异。因此,通过电解液42包含该添加剂,能够使负极3表面形成耐热性优异的SEI膜。
在纽扣型二次电池1设置有正极集电体62和/或负极集电体63的情况下,其材质、形状没有特别限定,集电体优选为铜箔、铝箔等金属箔。另外,从降低接触电阻的观点出发,优选在正极2与正极集电体62之间设置有正极侧碳层621。同样地,从降低接触电阻的观点出发,优选在负极3与负极集电体63之间设置有负极侧碳层631。正极侧碳层621及负极侧碳层631均优选由导电性碳构成,例如通过利用丝网印刷等涂布导电性碳糊料来形成碳层即可。作为其他方法,可以通过溅射在电极集电面形成金属或碳。作为金属种类,可以举出Au、Pt、Al等为一例。
图2是表示弹性部件7的俯视图。图3是将弹性部件7在图2中的III-III的位置切断的截面图。图2及图3中描绘出弹性部件7既未压缩也未伸张的自由状态(图6~9、11~12、14~15、17~18、20~21中也是同样的)。弹性部件7的俯视下的外形为以中心C为中心的大致圆形。以下的说明中,将从中心C通过且与图2中的沿着左右方向延伸的直径平行的方向称为“第一径向”。另外,将从中心C通过且与图2中的沿着上下方向延伸的直径平行的方向称为“第二径向”。第二径向与第一径向正交。弹性部件7具备在上下方向上呈凸状的多个凸部71、72。该多个凸部71、72能够在上下方向上进行弹性变形。图3中,与实际相比,强调地描绘出弹性部件7的上下方向上的高度(图7、9、12、15、18、20中也是同样的)。
弹性部件7的俯视下的直径为例如9.900mm以上且19.850mm以下,优选为9.900mm以上且17.815mm以下,更优选为9.900mm以上且17.600mm以下。形成弹性部件7的金属板的厚度(以下也简称为“弹性部件7的板厚”)为例如0.027mm以上且0.103mm以下,优选为0.047mm以上且0.083mm以下,更优选为0.047mm以上且0.053mm以下。图2及图3所示的例子中,弹性部件7的板厚在弹性部件7的整面上大致相同。
弹性部件7的自由高度(即、既未压缩也未伸张的自由状态下的上下方向上的高度)为例如0.054mm以上且0.900mm以下,优选为0.190mm以上且0.620mm以下,更优选为0.190mm以上且0.290mm以下。弹性部件7的表面粗糙度为例如1.0μm以上且30.0μm以下,优选为3.0μm以上且10.0μm以下。该表面粗糙度为中心线平均粗糙度(Ra),以下的说明中也是同样的。图2及图3所示的例子中,弹性部件7的表面粗糙度在弹性部件7的整面上大致相同。
以下的说明中,也将弹性部件7的凸部71、72分别称为“第一凸部71”及“第二凸部72”。图3所示的例子中,弹性部件7具有朝向上侧而呈凸状的2个第一凸部71及1个第二凸部72。2个第一凸部71和1个第二凸部72在与第一径向大致平行的规定的排列方向上交替地排列。换言之,该排列方向上,在第二凸部72的两侧邻接地配置有2个第一凸部71。2个第一凸部71位于排列方向上的两个端部,第二凸部72在该2个第一凸部71之间位于弹性部件7的中心C上。
第一凸部71及第二凸部72各自在第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。换言之,弹性部件7为3个直线状的凸部71、72在与该凸部71、72的长度方向大致垂直的排列方向上排列的波板。该波板中,各第一凸部71及第二凸部72为所谓的“山部”,各第一凸部71与第二凸部72之间的部位为所谓的“谷部”。第一凸部71自大致圆板状的弹性部件7的周缘的一部分沿着长度方向延伸,到达位于在长度方向上与弹性部件7的周缘的该一部分对置的位置的另一部分。第二凸部72也是同样的。
应予说明,弹性部件7中,第一凸部71的数量可以为1或3以上,第二凸部72的数量可以为2以上。另外,弹性部件7中,3个以上的凸部71、72可以在上述的排列方向上排列。这种情况下,第一凸部71和第二凸部72并不一定需要交替地配置,第一凸部71彼此和/或第二凸部72彼此可以在排列方向上邻接。
图2及图3所示的例子中,各第一凸部71及第二凸部72的排列方向上的宽度大致相同。以下的说明中,也将该排列方向称为“宽度方向”。各第一凸部71及第二凸部72的自由状态下的上下方向上的高度(即、自由高度)大致相同。另外,各第一凸部71及第二凸部72的板厚及表面粗糙度也大致相同。
各第一凸部71的顶部(即、上端部)为与上下方向大致垂直的平面部711。平面部711设置于第一凸部71的长度方向(即、第二径向)的大致全长。平面部711的第一径向上的宽度在该长度方向上的大致全长上大致恒定。第二凸部72的顶部(即、上端部)为与上下方向大致垂直的平面部721。平面部721设置于第一凸部72的长度方向(即、第二径向)的大致全长。平面部721的第一径向上的宽度在该长度方向上的大致全长上大致恒定。
制造纽扣型二次电池1时,在正极罐51上配置负极罐52之前,将弹性部件7的2个第一凸部71的平面部711及第二凸部72的平面部721中的至少1个以上平面部(例如、第二凸部72的平面部721)与负极罐52的平板部521焊接进行固定。据此,能够将负极罐52及弹性部件7一起进行操作,因此,能够简化纽扣型二次电池1的制造。应予说明,平面部711、721中的未与负极罐52的平板部521焊接的平面部可以省略。
各第一凸部71的上端部的曲率(即、假定没有设置平面部711时的顶部的曲率)和第二凸部72的上端部的曲率(即、假定没有设置平面部721时的顶部的曲率)大致相同。以下的说明中,关于第一凸部71及第二凸部72,将上端部的曲率简称为“曲率”。应予说明,从第一凸部71中省略平面部711的情况下,第一凸部71的曲率为第一凸部71的实际的顶部的曲率。第二凸部72的曲率也是同样的。
图4是将纽扣型二次电池1的弹性部件7附近的部位放大示出的图。图4中,与实际相比,强调地描绘出弹性部件7的上下方向上的高度(图5、10、13、16、19中也是同样的)。图4所示的例子中,负极罐52的平板部521由比较薄的容易弹性变形的部件形成,平板部521的径向中央部与周缘部相比,向上方突出。换言之,平板部521变形为:径向中央部朝向上侧而呈凸状。若将负极3及负极集电体63与负极罐52的平板部521下表面之间的空间称为“弹性部件用空间70”,则弹性部件用空间70的径向中央部的上下方向上的高度比弹性部件用空间70的周缘部的上下方向上的高度要高。图4中,与实际相比,强调地描绘出平板部521的上下方向上的变形。
如上所述,弹性部件7在负极罐52的平板部521与负极3之间,在上下方向上被压缩,发生弹性变形,各第一凸部71及第二凸部72的顶部与负极罐52的平板部521相接触。图4所示的例子中,位于宽度方向上的中央部的第二凸部72的顶部位于比位于宽度方向上的端部的各第一凸部71的顶部更靠上侧的位置。即,弹性部件7的第二凸部72的纵位移量(即、负极3与平板部521之间的由压缩所引起的上下方向上的位移量)小于第一凸部71的纵位移量。因此,作用于第二凸部72的压缩应力与第二凸部72的屈服应力之差大于作用于各第一凸部71的压缩应力与第一凸部71的屈服应力之差。以下的说明中,也将作用于各凸部71、72的压缩应力与屈服应力之差称为“屈服余量”。
纽扣型二次电池1中,如上所述,第二凸部72的屈服余量大于各第一凸部71的屈服余量,因此,在弹性部件7因纽扣型二次电池1的经时变化等而屈服时,2个第一凸部71先屈服,第二凸部72以发生了弹性变形的状态存留一定期间。换言之,能够在第一凸部71和第二凸部72使屈服时机错开。结果,与各第一凸部71及第二凸部72的屈服余量大致相同,各第一凸部71及第二凸部72大致同时屈服的情形相比,能够长时间维持负极罐52的平板部521与负极3的电连接,从而能够使纽扣型二次电池1长寿命化。
纽扣型二次电池1中,弹性部件7并不一定需要配置于负极3与负极罐52的平板部521之间,也可以配置于正极罐51的平板部511与正极集电体62及正极2之间。这种情况下,弹性部件7通过从正极罐51的平板部511和正极集电体62及正极2受力而发生弹性变形,在上下方向上被压缩。弹性部件7隔着正极集电体62而将正极罐51的平板部511和正极2间接地电连接。应予说明,正极集电体62省略的情况下,弹性部件7将正极罐51的平板部511和正极2直接地电连接。总之,正极罐51的平板部511与图4所示的负极罐52的平板部521大致同样地进行变形,弹性部件7的形状也与图4所示的形状大致相同。结果,如上所述,能够使纽扣型二次电池1长寿命化。
如以上所说明,纽扣型二次电池1具备:正极2、负极3、电解质层4、外装体5、以及导电性的弹性部件7。正极2及负极3在上下方向上排列。电解质层4设置于正极2与负极3之间。外装体5具有对正极2、负极3及电解质层4进行收纳的密闭空间。弹性部件7以在上下方向上被压缩的状态配置于正极2及负极3中的一个电极与外装体5的平板部(即、平板部511或平板部521)之间。弹性部件7将该一个电极和该平板部间接地或直接地电连接。弹性部件7具备在上下方向上呈凸状的多个凸部。该多个凸部具备第一凸部71和屈服余量与第一凸部71不同的第二凸部72,上述屈服余量是在上下方向上作用的压缩应力与屈服应力之差。
据此,在弹性部件7因纽扣型二次电池1的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71屈服的时机和第二凸部72屈服的时机错开。上述例子中,第二凸部72的屈服余量大于第一凸部71的屈服余量。因此,第一凸部71先屈服,第二凸部72以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,与第一凸部71及第二凸部72的屈服余量大致相同,第一凸部71及第二凸部72大致同时屈服的情形相比,能够长时间维持负极罐52的平板部521与负极3的电连接及正极罐51的平板部511与正极2的电连接。详细而言,纽扣型二次电池1暴露于使用温度环境的变化(包括由充放电状态导致的变化)当中的情况下,早屈服的第一凸部71在纽扣型二次电池1的使用初期非常有助于导通(即、负极罐52的平板部521与负极3的电连接及正极罐51的平板部511与正极2的电连接),但是,随着时间的经过,逐渐减弱,对导通的贡献度降低。然而,弹性部件7中,除了第一凸部71以外,还存在晚屈服的第二凸部72,因此,即便利用第一凸部71无法确保导通,也能够利用第二凸部72来确保导通。因此,能够使纽扣型二次电池1长寿命化。
如上所述,纽扣型二次电池1中,关于上述一个电极与上述平板部之间的由压缩所引起的上下方向上的位移量即纵位移量,第二凸部72的纵位移量和第一凸部71的纵位移量不同。据此,能够容易使第二凸部72的屈服余量和第一凸部71的屈服余量不同。上述例子中,第二凸部72的纵位移量小于第一凸部71的纵位移量。因此,能够容易使第二凸部72的屈服余量大于第一凸部71的屈服余量。结果,无需使纽扣型二次电池1的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1的长寿命化。
如上所述,优选为,上述多个凸部为在与一个径向(上述例子中为第一径向)平行的规定的排列方向上排列的3个以上的凸部,第一凸部71及第二凸部72中的屈服余量较大的凸部(上述例子中为第二凸部72)为该多个凸部中的除位于排列方向上的两个端部的凸部以外的凸部。据此,与该屈服余量较大的凸部位于排列方向上的端部的情形相比,能够使该凸部的面积增大。因此,即便在屈服余量较小的凸部(上述例子中为第一凸部71)因纽扣型二次电池1的经时变化等而屈服之后,也能够维持上述平板部与弹性部件7的接触面积比较大。结果,能够提高纽扣型二次电池1中的电连接(即、负极3与平板部521的电连接及正极2与平板部511的电连接)的长期可靠性。具备后述的弹性部件7a~7e的纽扣型二次电池1中也是同样的。
如上所述,优选为,上述多个凸部(即、第一凸部71及第二凸部72)在与一个径向(上述例子中为第一径向)平行的规定的排列方向上排列,该多个凸部各自在与排列方向垂直的方向上呈直线状延伸。据此,能够简化弹性部件7的形状。结果,能够使纽扣型二次电池1的制造变得容易。具备后述的弹性部件7a~7e的纽扣型二次电池1中也是同样的。
如上所述,优选为,上述多个凸部(即、第一凸部71及第二凸部72)中的至少1个凸部的顶部为与上下方向垂直的平面部(即、平面部711或平面部721),并与上述的平板部(即、外装体5的平板部511或平板部521)焊接。据此,弹性部件7中,使与外装体5之间的焊接部位的面积增大,能够抑制该焊接部位处的应力集中。另外,能够抑制由溅射等导致的弹性部件7的强度降低,并且,将弹性部件7和外装体5接合。具备后述的弹性部件7a~7d的纽扣型二次电池1中也是同样的。
如上所述,纽扣型二次电池1中,自由状态下的多个凸部(即、第一凸部71及第二凸部72)的高度优选相同。据此,能够简化弹性部件7的形状。结果,能够使纽扣型二次电池1的制造变得容易。具备后述的弹性部件7b~7e的纽扣型二次电池1中也是同样的。
接下来,对本发明的第二实施方式所涉及的纽扣型二次电池1a进行说明。图5是将纽扣型二次电池1a的弹性部件7a附近的部位放大示出的截面图。纽扣型二次电池1a中,设置有结构与弹性部件7不同的弹性部件7a来代替图2及图3所示的弹性部件7。另外,负极罐52的平板部521a由比较厚的不易弹性变形的部件形成,平板部521a与上下方向大致垂直地扩展。因此,弹性部件用空间70a的高度整体大致恒定。纽扣型二次电池1a的其他构成与纽扣型二次电池1相同,以下的说明中,对相应的构成标记相同的符号。
图6及图7分别是表示弹性部件7a的俯视图及截面图。弹性部件7a与弹性部件7同样地为俯视呈大致圆形的薄板弹簧。弹性部件7a具备2个第一凸部71a及1个第二凸部72a。2个第一凸部71a与上述的第一凸部71同样地位于排列方向(即、上述的第一径向)上的两个端部。第二凸部72a与上述的第二凸部72同样地位于该2个第一凸部71a之间且位于弹性部件7a的中心C上。第一凸部71a及第二凸部72a各自在上述的第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。各第一凸部71a及第二凸部72a的排列方向上的宽度大致相同。另外,各第一凸部71a及第二凸部72a的板厚及表面粗糙度也大致相同。
弹性部件7a中,第一凸部71a及第二凸部72a的自由高度不同。图7所示的例子中,各第一凸部71a的自由高度比第二凸部72a的自由高度要高。因此,如图5所示,弹性部件用空间70a的高度整体恒定的情况下,收纳于弹性部件用空间70a的弹性部件7a中,各第一凸部71a的纵位移量大于第二凸部72a的纵位移量。因此,第二凸部72a的屈服余量(即、在上下方向上发挥作用的压缩应力与屈服应力之差)大于第一凸部71a的屈服余量。
纽扣型二次电池1a中,弹性部件7a并不一定需要配置于负极3与负极罐52的平板部521a之间,也可以配置于正极罐51的平板部511与正极2(参照图1)之间。这种情况下,弹性部件7a以在上下方向上被压缩的状态将正极罐51的平板部511和正极2间接地或直接地电连接。正极罐51的平板部511与图5所示的负极罐52的平板部521a大致同样地与上下方向大致垂直,因此,弹性部件7a的形状也与图5所示的形状大致相同。
如以上所说明,纽扣型二次电池1a中,与纽扣型二次电池1同样地,弹性部件7a具备在上下方向上呈凸状的多个凸部,该多个凸部具备第一凸部71a和第二凸部72a,该第二凸部72a的屈服余量与第一凸部71a不同。据此,在弹性部件7a因纽扣型二次电池1a的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71a屈服的时机和第二凸部72a屈服的时机错开。上述例子中,第一凸部71a先屈服,第二凸部72a以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,与第一凸部71a及第二凸部72a的屈服余量大致相同,第一凸部71a及第二凸部72a大致同时屈服的情形相比,能够长时间维持负极罐52的平板部521a与负极3的电连接及正极罐51的平板部511与正极2(参照图1)的电连接。因此,能够使纽扣型二次电池1a长寿命化。
如上所述,纽扣型二次电池1a中,第二凸部72a的纵位移量和第一凸部71a的纵位移量不同。据此,能够容易使第二凸部72a的屈服余量和第一凸部71a的屈服余量不同。上述例子中,第二凸部72a的纵位移量小于第一凸部71a的纵位移量。因此,能够容易使第二凸部72a的屈服余量大于第一凸部71a的屈服余量。结果,无需使纽扣型二次电池1a的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1a的长寿命化。
应予说明,弹性部件7a可以在纽扣型二次电池1(参照图1)中配置于径向中央部较高的弹性部件用空间70。这种情况下,第二凸部72a的纵位移量也小于第一凸部71a的纵位移量。因此,第二凸部72a的屈服余量大于第一凸部71a的屈服余量,所以,第一凸部71a先屈服,第二凸部72a以发生了弹性变形的状态存留一定期间。
弹性部件7a中,第二凸部72a的自由高度可以高于各第一凸部71a的自由高度。这种情况下,收纳于纽扣型二次电池1a的弹性部件用空间70a(参照图5)内的弹性部件7a中,第二凸部72a的纵位移量大于各第一凸部71a的纵位移量。因此,第二凸部72a的屈服余量小于第一凸部71a的屈服余量,所以,第二凸部72a先屈服,第一凸部71a以发生了弹性变形的状态存留一定期间。应予说明,该弹性部件7a也可以配置于纽扣型二次电池1的弹性部件用空间70(参照图1)。
上述的纽扣型二次电池1、1a中,可以设置有结构与弹性部件7、7a不同的弹性部件。以下,对具有与弹性部件7、7a不同的结构的弹性部件7b~7e进行说明。
图8及图9分别是表示弹性部件7b的俯视图及截面图。弹性部件7b与弹性部件7同样地为俯视呈大致圆形的薄板弹簧。弹性部件7b具备2个第一凸部71b及1个第二凸部72b。2个第一凸部71b与上述的第一凸部71同样地位于排列方向(即、上述的第一径向)上的两个端部。第二凸部72b与上述的第二凸部72同样地位于该2个第一凸部71b之间且位于弹性部件7b的中心C上。第一凸部71b及第二凸部72b各自在上述的第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。各第一凸部71b及第二凸部72b的自由高度大致相同。另外,各第一凸部71b及第二凸部72b的板厚及表面粗糙度也大致相同。
弹性部件7b中,第一凸部71b及第二凸部72b的排列方向上的宽度(以下也简称为“宽度”)不同,因此,第一凸部71b的上下方向上的弹簧常数与第二凸部72b的弹簧常数不同。图8及图9所示的例子中,第二凸部72b的宽度大于各第一凸部71b的宽度,所以,第二凸部72b的弹簧常数小于第一凸部71b的弹簧常数。
如图10所示,上述的纽扣型二次电池1a中,当在高度大致恒定的弹性部件用空间70a配置弹性部件7b时,各第一凸部71b的纵位移量与第二凸部72b的纵位移量大致相同。因此,在上下方向上作用于弹簧常数较大的第一凸部71b的压缩应力大于在上下方向上作用于弹簧常数较小的第二凸部72b的压缩应力。所以,第二凸部72b的屈服余量大于第一凸部71b的屈服余量。
像这样,通过弹性部件7b的多个凸部具备第一凸部71b和屈服余量与第一凸部71b不同的第二凸部72b,在弹性部件7b因纽扣型二次电池1a的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71b屈服的时机和第二凸部72b屈服的时机错开。上述例子中,第一凸部71b先屈服,第二凸部72b以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,能够使纽扣型二次电池1a长寿命化。
如上所述,弹性部件7b设置于纽扣型二次电池1a的情况下,通过第二凸部72b的弹簧常数和第一凸部71b的弹簧常数不同,能够容易使第二凸部72b的屈服余量和第一凸部71b的屈服余量不同。结果,无需使纽扣型二次电池1a的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1a的长寿命化。
如上所述,弹性部件7b中,第一凸部71b与第二凸部72b的弹簧常数之差取决于第一凸部71b与第二凸部72b的宽度之差。据此,能够容易使第一凸部71b的弹簧常数和第二凸部72b的弹簧常数不同。
应予说明,弹性部件7b可以在纽扣型二次电池1(参照图1)中配置于径向中央部较高的弹性部件用空间70。这种情况下,第二凸部72b的弹簧常数及纵位移量小于第一凸部71b的弹簧常数及纵位移量。所以,在上下方向上作用于第二凸部72b的压缩应力小于在上下方向上作用于第一凸部71b的压缩应力。因此,第二凸部72b的屈服余量大于第一凸部71b的屈服余量,所以,第一凸部71b先屈服,第二凸部72b以发生了弹性变形的状态存留一定期间。
弹性部件7b中,第二凸部72b的宽度可以小于各第一凸部71b的宽度。这种情况下,第二凸部72b的弹簧常数大于第一凸部71b的弹簧常数。因此,收纳于纽扣型二次电池1a的弹性部件用空间70a(参照图10)内的弹性部件7b中,作用于第二凸部72b的上下方向上的压缩应力大于作用于第一凸部71b的上下方向上的压缩应力。结果,第二凸部72b的屈服余量小于第一凸部71b的屈服余量,第二凸部72b先屈服,第一凸部71b以发生了弹性变形的状态存留一定期间。应予说明,该弹性部件7b也可以配置于纽扣型二次电池1的弹性部件用空间70(参照图1)。
图11及图12分别是表示弹性部件7c的俯视图及截面图。弹性部件7c与弹性部件7同样地为俯视呈大致圆形的薄板弹簧。弹性部件7c具备2个第一凸部71c及1个第二凸部72c。2个第一凸部71c与上述的第一凸部71同样地位于排列方向(即、上述的第一径向)上的两个端部。第二凸部72c与上述的第二凸部72同样地位于该2个第一凸部71c之间且位于弹性部件7c的中心C上。第一凸部71c及第二凸部72c各自在上述的第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。各第一凸部71c及第二凸部72c的自由高度大致相同。各第一凸部71c及第二凸部72c的排列方向上的宽度大致相同。另外,各第一凸部71c及第二凸部72c的表面粗糙度也大致相同。
弹性部件7c中,第一凸部71c及第二凸部72c的板厚不同,因此,第一凸部71c的弹簧常数与第二凸部72c的弹簧常数不同。图12所示的例子中,第二凸部72c的板厚比各第一凸部71c的板厚要薄,所以,第二凸部72c的弹簧常数小于第一凸部71c的弹簧常数。
如图13所示,上述的纽扣型二次电池1a中,当在高度大致恒定的弹性部件用空间70a配置弹性部件7c时,各第一凸部71c的纵位移量与第二凸部72c的纵位移量大致相同。因此,在上下方向上作用于弹簧常数较大的第一凸部71c的压缩应力大于在上下方向上作用于弹簧常数较小的第二凸部72c的压缩应力。所以,第二凸部72c的屈服余量大于第一凸部71c的屈服余量。
像这样,通过弹性部件7c的多个凸部具备第一凸部71c和屈服余量与第一凸部71c不同的第二凸部72c,在弹性部件7c因纽扣型二次电池1a的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71c屈服的时机和第二凸部72c屈服的时机错开。上述例子中,第一凸部71c先屈服,第二凸部72c以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,能够使纽扣型二次电池1a长寿命化。
如上所述,弹性部件7c设置于纽扣型二次电池1a的情况下,通过第二凸部72c的弹簧常数和第一凸部71c的弹簧常数不同,能够容易使第二凸部72c的屈服余量和第一凸部71c的屈服余量不同。结果,无需使纽扣型二次电池1a的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1a的长寿命化。
如上所述,弹性部件7c中,第一凸部71c与第二凸部72c的弹簧常数之差取决于第一凸部71c与第二凸部72c的板厚之差。据此,能够容易使第一凸部71c的弹簧常数和第二凸部72c的弹簧常数不同。
应予说明,弹性部件7c可以在纽扣型二次电池1(参照图1)中配置于径向中央部较高的弹性部件用空间70。这种情况下,第二凸部72c的弹簧常数及纵位移量小于第一凸部71c的弹簧常数及纵位移量。所以,在上下方向上作用于第二凸部72c的压缩应力小于在上下方向上作用于第一凸部71c的压缩应力。因此,第二凸部72c的屈服余量大于第一凸部71c的屈服余量,所以,第一凸部71c先屈服,第二凸部72c以发生了弹性变形的状态存留一定期间。
弹性部件7c中,第二凸部72c的板厚可以大于各第一凸部71c的板厚。这种情况下,第二凸部72c的弹簧常数大于第一凸部71c的弹簧常数。因此,收纳于纽扣型二次电池1a的弹性部件用空间70a(参照图13)内的弹性部件7c中,作用于第二凸部72c的上下方向上的压缩应力大于作用于第一凸部71c的上下方向上的压缩应力。结果,第二凸部72c的屈服余量小于第一凸部71c的屈服余量,第二凸部72c先屈服,第一凸部71c以发生了弹性变形的状态存留一定期间。应予说明,该弹性部件7c也可以配置于纽扣型二次电池1的弹性部件用空间70(参照图1)。
图14及图15分别是表示弹性部件7d的俯视图及截面图。弹性部件7d与弹性部件7同样地为俯视呈大致圆形的薄板弹簧。弹性部件7d具备2个第一凸部71d及1个第二凸部72d。2个第一凸部71d与上述的第一凸部71同样地位于排列方向(即、上述的第一径向)上的两个端部。第二凸部72d与上述的第二凸部72同样地位于该2个第一凸部71d之间且位于弹性部件7d的中心C上。第一凸部71d及第二凸部72d各自在上述的第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。各第一凸部71d及第二凸部72d的自由高度大致相同。各第一凸部71d及第二凸部72d的排列方向上的宽度大致相同。另外,各第一凸部71d及第二凸部72d的板厚也大致相同。
弹性部件7d中,第一凸部71d及第二凸部72d的表面粗糙度不同。因此,将纽扣型二次电池1a利用焊锡回流焊安装于对象物时或暴露于温度变化环境下而反复发生热膨胀的情形等,从外装体5(参照图1)向第一凸部71d传导的热量和从外装体5向第二凸部72d传导的热量不同。因此,由从外装体5传导来的热(即、从外装体5输入的热)导致的杨氏模量降低的程度在第一凸部71d和第二凸部72d不同。
图14及图15所示的例子中,第一凸部71d的表面粗糙度大于第二凸部72d的表面粗糙度。因此,针对第二凸部72d的热输入量大于针对第一凸部71d的热输入量,第二凸部72d的杨氏模量与第一凸部71d的杨氏模量相比大幅降低。因此,第二凸部72d的杨氏模量小于第一凸部71d的杨氏模量。结果,第二凸部72d的弹簧常数小于第一凸部71d的弹簧常数。图14中,对表面粗糙度较大的第一凸部71d标记平行斜线,图15中,以虚线描绘第一凸部71d的表面(即、上表面)。
如图16所示,上述的纽扣型二次电池1a中,当在高度大致恒定的弹性部件用空间70a配置弹性部件7d时,各第一凸部71d的纵位移量与第二凸部72d的纵位移量大致相同。因此,在上下方向上作用于杨氏模量较大的第一凸部71d的压缩应力大于在上下方向上作用于杨氏模量较小的第二凸部72d的压缩应力。所以,第二凸部72d的屈服余量大于第一凸部71d的屈服余量。
像这样,通过弹性部件7d的多个凸部具备第一凸部71d和屈服余量与第一凸部71d不同的第二凸部72d,在弹性部件7d因纽扣型二次电池1a的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71d屈服的时机和第二凸部72d屈服的时机错开。上述例子中,第一凸部71d先屈服,第二凸部72d以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,能够使纽扣型二次电池1a长寿命化。
如上所述,弹性部件7d设置于纽扣型二次电池1a的情况下,通过第二凸部72d的杨氏模量和第一凸部71d的杨氏模量不同,能够容易使第二凸部72d的屈服余量和第一凸部71d的屈服余量不同。结果,无需使纽扣型二次电池1a的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1a的长寿命化。
如上所述,弹性部件7d中,第一凸部71d与第二凸部72d的弹簧常数之差取决于第一凸部71d与第二凸部72d的杨氏模量之差,第一凸部71d与第二凸部72d的杨氏模量之差取决于第一凸部71d与第二凸部72d的表面粗糙度之差。据此,能够容易使第一凸部71d的弹簧常数及杨氏模量和第二凸部72d的弹簧常数及杨氏模量不同。
应予说明,弹性部件7d可以在纽扣型二次电池1(参照图1)中配置于径向中央部较高的弹性部件用空间70。这种情况下,第二凸部72d的弹簧常数及纵位移量小于第一凸部71d的弹簧常数及纵位移量。所以,在上下方向上作用于第二凸部72d的压缩应力小于在上下方向上作用于第一凸部71d的压缩应力。因此,第二凸部72d的屈服余量大于第一凸部71d的屈服余量,所以,第一凸部71d先屈服,第二凸部72d以发生了弹性变形的状态存留一定期间。
弹性部件7d中,第二凸部72d的表面粗糙度可以大于各第一凸部71d的表面粗糙度。这种情况下,第二凸部72d的杨氏模量大于第一凸部71d的杨氏模量。结果,第二凸部72d的弹簧常数大于第一凸部71d的弹簧常数。因此,收纳于纽扣型二次电池1a的弹性部件用空间70a(参照图16)内的弹性部件7d中,作用于第二凸部72d的上下方向上的压缩应力大于作用于第一凸部71d的上下方向上的压缩应力。结果,第二凸部72d的屈服余量小于第一凸部71d的屈服余量,第二凸部72d先屈服,第一凸部71d以发生了弹性变形的状态存留一定期间。应予说明,该弹性部件7d也可以配置于纽扣型二次电池1的弹性部件用空间70(参照图1)。
图17及图18分别是表示弹性部件7e的俯视图及截面图。弹性部件7e与弹性部件7同样地为俯视呈大致圆形的薄板弹簧。弹性部件7e具备2个第一凸部71e及1个第二凸部72e。2个第一凸部71e与上述的第一凸部71同样地位于排列方向(即、上述的第一径向)上的两个端部。第二凸部72e与上述的第二凸部72同样地位于该2个第一凸部71e之间且位于弹性部件7e的中心C上。第一凸部71e及第二凸部72e各自在上述的第二径向(即、与排列方向大致垂直的方向)上呈大致直线状延伸。各第一凸部71e及第二凸部72e的自由高度大致相同。各第一凸部71e及第二凸部72e的排列方向上的宽度大致相同。另外,各第一凸部71e及第二凸部72e的板厚及表面粗糙度也大致相同。
弹性部件7e中,在各第一凸部71e及第二凸部72e的顶部(即、上端部),将平面部711、721(参照图2及图3)省略,第一凸部71e的顶部的曲率与第二凸部72e的顶部的曲率不同。因此,第一凸部71e的弹簧常数与第二凸部72e的弹簧常数不同。以下的说明中,也将第一凸部71e及第二凸部72e的顶部的曲率简称为“曲率”。图18所示的例子中,第二凸部72e的曲率小于各第一凸部71e的曲率(即、曲率半径较大),因此,第二凸部72e的弹簧常数小于第一凸部71e的弹簧常数。
如图19所示,上述的纽扣型二次电池1a中,当在高度大致恒定的弹性部件用空间70a配置弹性部件7e时,各第一凸部71e的纵位移量与第二凸部72e的纵位移量大致相同。因此,在上下方向上作用于弹簧常数较大的第一凸部71e的压缩应力大于在上下方向上作用于弹簧常数较小的第二凸部72e的压缩应力。所以,第二凸部72e的屈服余量大于第一凸部71e的屈服余量。
像这样,通过弹性部件7e的多个凸部具备第一凸部71e和屈服余量与第一凸部71e不同的第二凸部72e,在弹性部件7e因纽扣型二次电池1a的经时变化等而屈服时,能够使第一凸部71e屈服的时机和第二凸部72e屈服的时机错开。上述例子中,第一凸部71e先屈服,第二凸部72e以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,能够使纽扣型二次电池1a长寿命化。
如上所述,弹性部件7e设置于纽扣型二次电池1a的情况下,通过第二凸部72e的弹簧常数和第一凸部71e的弹簧常数不同,能够容易使第二凸部72e的屈服余量和第一凸部71e的屈服余量不同。结果,无需使纽扣型二次电池1a的结构过度地复杂化,就能够实现纽扣型二次电池1a的长寿命化。
如上所述,弹性部件7e中,第一凸部71e与第二凸部72e的弹簧常数之差取决于第一凸部71e与第二凸部72e的曲率(即、顶部的曲率)之差。据此,能够容易使第一凸部71e的弹簧常数和第二凸部72e的弹簧常数不同。
应予说明,弹性部件7e可以在纽扣型二次电池1(参照图1)中配置于径向中央部较高的弹性部件用空间70。这种情况下,第二凸部72e的弹簧常数及纵位移量小于第一凸部71e的弹簧常数及纵位移量。所以,在上下方向上作用于第二凸部72e的压缩应力小于在上下方向上作用于第一凸部71e的压缩应力。因此,第二凸部72e的屈服余量大于第一凸部71e的屈服余量,所以,第一凸部71e先屈服,第二凸部72e以发生了弹性变形的状态存留一定期间。
弹性部件7e中,第二凸部72e的曲率可以大于各第一凸部71e的曲率。这种情况下,第二凸部72e的弹簧常数大于第一凸部71e的弹簧常数。因此,收纳于纽扣型二次电池1a的弹性部件用空间70a(参照图19)内的弹性部件7e中,作用于第二凸部72e的上下方向上的压缩应力大于作用于第一凸部71e的上下方向上的压缩应力。结果,第二凸部72e的屈服余量小于第一凸部71e的屈服余量,第二凸部72e先屈服,第一凸部71e以发生了弹性变形的状态存留一定期间。应予说明,该弹性部件7e也可以配置于纽扣型二次电池1的弹性部件用空间70(参照图1)。
上述的纽扣型二次电池1、1a中,可以进行各种变更。
例如,在制造纽扣型二次电池1时,弹性部件7并不一定需要焊接于负极罐52的平板部521(或、正极罐51的平板部511),可以将弹性部件7和负极罐52(或、正极罐51)分别进行操作。纽扣型二次电池1a及弹性部件7a~7e也是同样的。
弹性部件7a中,第二凸部72a并不一定需要位于排列方向上的中央部,例如可以位于排列方向上的端部。另外,弹性部件7a中,可以设置有自由高度各自不同的3种以上的凸部(包括第一凸部71a及第二凸部72a在内),该3种以上的凸部例如可以从排列方向上的一个端部趋向另一个端部而按自由高度的顺序进行排列。弹性部件7b中,可以设置有宽度各自不同的3种以上的凸部,该3种以上的凸部例如可以在排列方向上按宽度的顺序进行排列。弹性部件7c中,可以设置有板厚各自不同的3种以上的凸部,该3种以上的凸部例如可以在排列方向上按板厚的顺序进行排列。弹性部件7d中,可以设置有表面粗糙度各自不同的3种以上的凸部,该3种以上的凸部例如可以在排列方向上按表面粗糙度的顺序进行排列。弹性部件7e中,可以设置有顶部的曲率各自不同的3种以上的凸部,该3种以上的凸部例如可以在排列方向上按该曲率的顺序进行排列。
弹性部件7中,第一凸部71及第二凸部72并不一定需要沿着与排列方向垂直的方向延伸,另外,也不需要在排列方向上排列。换言之,弹性部件7并不一定需要为波板状。例如,第一凸部71及第二凸部72分别可以为通过压花加工而形成的点状的大量压花要素(即、突起)。弹性部件7a~7e也是同样的。
弹性部件7、7a~7e的俯视下的形状不限定于大致圆形,可以进行各种变更。例如,弹性部件7、7a~7e的俯视下的形状可以为大致矩形,也可以为大致圆环状。
图20是表示俯视呈大致圆环状的薄板弹簧即弹性部件7f的立体图。图21是使弹性部件7f的周向上的位置沿着图中的左右方向呈直线状延伸且表示弹性部件7f的周向上的各位置处的高度的图。弹性部件7f具备:朝向下侧而呈凸状的多个第一凸部71f、以及朝向上侧而呈凸状的多个第二凸部72f。图20及图21所示的例子中,4个第一凸部71f和4个第二凸部72f在周向上交替地排列。弹性部件7f为沿着周向起伏的环状的弹簧(所谓的波形垫圈)。
弹性部件7f中,第一凸部71f的顶部(即、下端部)的曲率大于第二凸部72f的顶部(即、上端部)的曲率(即、曲率半径较小)。据此,第二凸部72f的弹簧常数小于第一凸部71f的弹簧常数。上述的纽扣型二次电池1、1a中,当在弹性部件用空间70、70a(参照图4及图5)配置弹性部件7f时,各第一凸部71f的纵位移量与各第二凸部72f的纵位移量大致相同。因此,在上下方向上作用于弹簧常数较大的第一凸部71f的压缩应力大于在上下方向上作用于弹簧常数较小的第二凸部72f的压缩应力。所以,第二凸部72f的屈服余量大于第一凸部71f的屈服余量,因此,第一凸部71f先屈服,第二凸部72f以发生了弹性变形的状态存留一定期间。结果,能够使纽扣型二次电池1、1a长寿命化。
正极2及负极3各自不需要为烧结体板电极,例如可以为将包含活性物质及粘合剂的活性物质层涂敷于集电体上得到的涂敷电极。
上述实施方式及各变形例中的构成只要不相互矛盾就可以适当组合。
虽然对发明详细地进行了描写说明,不过,已述说明是例示性的,不具有限定性。因此,可以说:只要不脱离本发明的范围,就可以采用大量变形方案。
产业上的可利用性
本发明的纽扣型二次电池可以在例如利用了与配线基板等对象物电连接地进行安装的电池等纽扣型二次电池的各种领域中加以利用。
符号说明
1、1a纽扣型二次电池
2正极
3负极
4电解质层
5外装体
7、7a~7f弹性部件
71、71a~71f第一凸部
72、72a~72f第二凸部
511、521、521a平板部
711、721平面部

Claims (11)

1.一种纽扣型二次电池,其中,具备:
正极及负极,该正极及负极在上下方向上排列;
电解质层,该电解质层设置于所述正极与所述负极之间;
外装体,该外装体具有对所述正极、所述负极及所述电解质层进行收纳的密闭空间;以及
导电性的弹性部件,该弹性部件以在上下方向上被压缩的状态配置于所述正极及所述负极中的一个电极与所述外装体的平板部之间,将所述一个电极和所述平板部间接地或直接地电连接,
所述弹性部件具有在上下方向上呈凸状的多个凸部,
所述多个凸部具备:第一凸部和屈服余量与所述第一凸部不同的第二凸部,所述屈服余量是在上下方向上作用的压缩应力与屈服应力之差。
2.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池,其中,
关于所述一个电极与所述平板部之间的由压缩所引起的上下方向上的位移量即纵位移量,所述第二凸部的所述纵位移量和所述第一凸部的所述纵位移量不同。
3.根据权利要求1所述的纽扣型二次电池,其中,
关于上下方向上的弹簧常数,所述第二凸部的所述弹簧常数和所述第一凸部的所述弹簧常数不同。
4.根据权利要求3所述的纽扣型二次电池,其中,
所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的宽度之差。
5.根据权利要求3所述的纽扣型二次电池,其中,
所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的板厚之差。
6.根据权利要求3所述的纽扣型二次电池,其中,
所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的杨氏模量之差,
所述第一凸部与所述第二凸部的所述杨氏模量之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的表面粗糙度之差。
7.根据权利要求3所述的纽扣型二次电池,其中,
所述第一凸部与所述第二凸部的所述弹簧常数之差取决于所述第一凸部与所述第二凸部的曲率之差。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的纽扣型二次电池,其中,
所述多个凸部为在与一个径向平行的规定的排列方向上排列的3个以上的凸部,
所述第一凸部及所述第二凸部中的所述屈服余量较大的凸部为所述多个凸部中的除位于所述排列方向上的两个端部的凸部以外的凸部。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的纽扣型二次电池,其中,
所述多个凸部在与一个径向平行的规定的排列方向上排列,
所述多个凸部各自在与所述排列方向垂直的方向上呈直线状延伸。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的纽扣型二次电池,其中,
所述多个凸部中的至少1个凸部的顶部为与上下方向垂直的平面部,并与所述平板部焊接。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的纽扣型二次电池,其中,
自由状态下的所述多个凸部的高度相同。
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