CN115149167A - 具备排气阀的封口板及使用该封口板的二次电池 - Google Patents

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Abstract

根据本公开，提供具备能够减少成型时的加工负荷、加工硬化且量产稳定性、设计自由度优异的排气阀的封口板及二次电池。此处公开的封口板的排气阀具有平板状的基部和从该基部的第一面向第一方向突出的突出部，在突出部的周围设置有厚度比突出部的厚度小的环状的薄壁部，薄壁部的第一面位于与基部的第一面大致相同的面上。在上述结构的排气阀中，通过将薄壁部的形成区域限定在突出部的周围，从而减少产生塑性变形的金属的总量。而且，由于在突出部的周围设置有薄壁部，所以能够将为了薄壁部的成型而压扁的金属释放到突出部。由此，能够提供具备能减少将排气阀成型时的加工负荷、加工硬化且量产稳定性、设计自由度优异的排气阀的封口板及二次电池。

Description

具备排气阀的封口板及使用该封口板的二次电池
技术领域
本发明涉及具备排气阀的封口板及使用该封口板的二次电池。
背景技术
锂离子二次电池等二次电池例如具备电极体和收容该电极体的电池壳体。电池壳体具备一个面为开口部的容器即外装体和将该外装体的开口部堵塞的封口板。在这种二次电池中，为了提高安全性，有时在电池壳体(典型而言为封口板)设置有排气阀。该排气阀是具备以如下方式设计的阀的二次电池部件：当在电池壳体内急剧地产生大量的气体的情况下，以预先设定的压力开口而将电池壳体内的气体排出。例如，在专利文献1中记载的方形蓄电池具有盖部件(封口板)，所述盖部件一体地形成有形成上表面的基部、形成从基部凹陷的凹部的周壁部以及与周壁部的内周面连接并被支承的安全阀(排气阀)。在该专利文献1中，对铝制的平板进行冲压加工而形成凹部，在该凹部的底部形成薄膜状的安全阀。
在先技术文献
专利文献
专利文献1
日本国申请公开第2012-252809号
然而，根据本发明人的研究，在上述技术中确认了改善的余地。即，在上述结构的排气阀中，对平板进行冲压加工而形成底面成为薄膜部的凹部。在该薄膜部的成型中，由于大量的金属产生塑性变形，加工负荷非常大，因此，存在容易产生由成型不良导致的量产稳定性降低这样的问题。另外，由于使大量的金属产生塑性变形而成型的薄膜部会产生较大的加工硬化，因此，也存在在预先设定的内压下不断裂的可能性。因此，以往的排气阀需要在考虑了成型后的加工硬化的程度的基础上，以在所期望的压力下工作(开口)的方式设计各部分的尺寸，因此，设计的自由度非常受限。
发明内容
此处公开的技术是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种具备能够减少成型时的加工负荷、加工硬化且量产稳定性、设计自由度优异的排气阀的封口板及二次电池。
为了实现上述目的，通过此处公开的技术提供以下结构的封口板。
此处公开的封口板是具备排气阀的二次电池用的封口板。该封口板的排气阀具有平板状的基部和从该基部的第一面朝向第一方向突出的突出部。在该排气阀中，在突出部的周围设置有厚度比突出部的厚度小的环状的薄壁部，薄壁部的第一面位于与基部的第一面大致相同的面上。此外，上述“第一面”是在将封口板安装于二次电池时与电池壳体内的电极体相向的面。另外，“第一方向”是朝向电极体的方向。另一方面，“第二面”是在设置于二次电池时在电池壳体的外侧露出的面。并且，“第二方向”是朝向电池壳体的外侧的方向。
在此处公开的封口板的排气阀中，将需要使大量的金属产生塑性变形的薄壁部的形成区域限定在突出部的周围。由此，能够减少在成型时产生塑性变形的金属的总量。而且，该环状的薄壁部设置在突出部的周围。因此，能够将为了薄壁部的成型而压扁的金属释放到突出部。由此，由于能够大幅减少排气阀的成型中的加工负荷，因此，能够抑制成型不良的产生而提高量产稳定性。而且，如上所述，此处公开的封口板在排气阀的成型时产生塑性变形的金属的总量少。因此，能够减少成型后的薄壁部的加工硬化。其结果是，由于容易以所期望的压力使薄壁部断裂(使排气阀工作)，因此，还能够有助于排气阀的设计自由度的提高。
另外，在此处公开的封口板的优选的一形态中，突出部的厚度为基部的厚度以下。在此处公开的技术中，在突出部形成为比薄壁部厚的情况下，能够充分地抑制成型时的加工负荷和加工硬化。即，突出部的厚度并不被特别限定，也可以比基部薄。此外，优选的是，突出部的厚度相对于基部的厚度的比例为50％～100％。像这样，通过相对于基部形成具有一定以上的厚度的突出部，从而能够减少成型时的塑性变形量而更适当地减少加工负荷。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，突出部的第一面以使中央朝向第一方向突出的方式弯曲。由此，由于会产生金属朝向弯曲的突出部的第一面的中央集中那样的塑性变形，因此，能够更容易地将为了薄壁部的成型而压扁的金属释放到突出部。其结果是，能够更适当地减少成型时的加工负荷而提高量产稳定性。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，在薄壁部设置有将突出部包围的大致环状的第一槽部。由于该第一槽部会成为在急剧地产生大量的气体时薄壁部断裂的起点，因此，能够有助于排气阀的工作稳定性的提高。
在设置有上述第一槽部的形态中，优选的是，第一槽部形成在薄壁部的第一面的相反侧的面(第二面)。通过在与正压侧(第一面侧)相反的一侧的第二面形成第一槽部，从而在急剧地产生大量的气体而对薄壁部的第一面侧进行加压时，薄壁部以使第一槽部扩展的方式断裂，因此，排气阀的工作稳定性进一步提高。
在设置有上述第一槽部的形态中，优选的是，相对于薄壁部的厚度的第一槽部的比例为10％～50％。由此，能够在防止在第一槽部的成型时薄壁部破损所导致的量产稳定性的降低的基础上，适当地提高排气阀的工作稳定性。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，薄壁部的厚度相对于基部的厚度的比例为5％～20％。由此，能够构筑通过所期望的压力使薄壁部断裂而开口的排气阀。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，突出部的俯视时的形状为长径与短径的比率为90％以上的大致正圆形状。由此，由于能够使在薄壁部的成型时压扁的金属朝向存在于薄壁部的径向内侧的大致正圆形状的突出部均匀地释放，因此，能够进一步适当地减少加工负荷。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，在突出部的第一面形成有俯视时的形状为线状的第二槽部。由此，在急剧地产生大量的气体时，突出部以线状的第二槽部为起点而弯折。其结果是，由于能够使较大的应力集中于薄壁部，因此，能够提高排气阀的工作稳定性。
另外，在此处公开的封口板的优选的一形态中，突出部的俯视时的形状为长径与短径的比率为90％以上的圆形状，第二槽部的长度相对于突出部的外径的比例为70％～90％。由此，在急剧的内压上升时容易将突出部弯折，并且能够抑制由形成第二槽部导致的加工负荷的增大。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，第二槽部的长度方向上的第二槽部的中央部的深度比两端部的深度深。由此，能够进一步抑制由形成第二槽部导致的加工负荷的增大。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，在薄壁部及突出部的第二面设置有从基部的第二面凹陷的凹部，在凹部的周壁设置有锥形部。在排气阀开口时，经由薄壁部的一部分与基部相连的突出部停留在开口部的第二方向的空间，有可能会阻碍从电池壳体内的气体逸出。与此相对，根据本形态，由于能够充分地确保排气阀开口时的突出部的可动区域，因此，能够防止突出部与凹部的周壁接触而停留在开口部的第二方向的空间。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，在凹部的底面设置有环状的台阶，比环状的台阶靠外侧的区域比内侧的区域高。由此，由于能够在某种程度上确保薄壁部与突出部的边界处的厚度，因此，能够防止成型中的薄壁部的断裂。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，环状的台阶设置于比薄壁部靠内侧的突出部的第二面。由此，由于能够更适当地确保薄壁部与突出部的边界处的厚度，因此，能够适当地防止成型中的薄壁部的断裂。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，封口板的短边方向上的薄壁部的外径相对于封口板的短边方向上的封口板的长度的比例为30％～70％。在如车辆搭载时那样沿着短边方向对二次电池进行约束的状态下，在急剧地产生大量的气体而矩形形状的封口板变形的情况下，封口板以形成沿着该封口板的短边方向的棱线的方式弯折。此时，若在封口板的短边方向上形成具有预定长度的外径的薄壁部，则能够使较大的应力集中在该薄壁部中的封口板的短边方向的两端附近，因此，能够进一步提高动作稳定性。
在此处公开的封口板的优选的一形态中，在突出部的第一面形成有俯视时的形状为线状的第二槽部，第二槽部沿着封口板的短边方向延伸。由此，由于容易产生沿着第二槽部的突出部的变形，因此，能够进一步提高排气阀的工作稳定性。
另外，作为此处公开的技术的另一侧面，提供一种二次电池。此处公开的二次电池是具备包含正极及负极的电极体和收容电极体的电池壳体的二次电池。该二次电池的电池壳体具备一个面成为开口部的外装体和将外装体的开口部堵塞的封口板。并且，上述封口板为上述结构的封口板，并以使排气阀的突出部朝向电极体突出的方式配置。
由于上述结构的封口板具备量产稳定性、设计自由度优异的排气阀，因此，在急剧地产生大量的气体时，能够容易地设计、量产可以稳定地排出该气体的可靠性高的二次电池。
附图说明
图1是示意性地示出一实施方式的封口板的立体图。
图2是示意性地示出一实施方式的封口板的剖视图。
图3是示意性地示出一实施方式的封口板的排气阀附近的第二面的俯视图。
图4是示意性地示出一实施方式的封口板的排气阀附近的第一面的俯视图。
图5是说明一实施方式的封口板中的排气阀的成型的剖视图。
图6是说明一实施方式的封口板中的排气阀的成型的剖视图。
图7是示意性地示出一实施方式的二次电池的立体图。
图8是示意性地示出一实施方式的二次电池的封口板的第二面的俯视图。
图9是示意性地示出其他实施方式的封口板的排气阀的第二面的俯视图。
图10是示意性地示出其他实施方式的封口板的剖视图。
图11是示意性地示出其他实施方式的封口板的排气阀附近的第二面的俯视图。
图12是示意性地示出其他实施方式的封口板的剖视图。
附图标记说明
1 封口板
10、10A、10B 排气阀
12 基部
14 突出部
16 薄壁部
17 第一槽部
18 凹部
18a 周壁
18b 锥形部
18c 底面
18d 台阶
19 第二槽部
20 电池壳体
22 外装体
30 正极端子
40 负极端子
100 二次电池。
具体实施方式
以下，参照附图，对此处公开的技术的一些优选的实施方式进行说明。此外，对于作为在本说明书中特别提及的事项以外的事项的、此处公开的技术的实施所需的事项(例如电极体、电解液的材料等)而言，可以作为基于该领域中的以往技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。即，此处公开的技术能够基于在本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。
此外，在以下的说明中参照的附图中，对发挥相同的作用的构件、部位标注相同的附图标记。而且，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。并且，各图中的附图标记X表示“宽度方向”，附图标记Y表示“进深方向”，附图标记Z表示“高度方向”。但是，上述方向是为了便于说明而确定的，并不意图限定使用中或制造中的二次电池的设置形态。另外，在本说明书中，表示数值范围的“A～B”的表述包含A以上且B以下的含义，并且包含“优选为比A大”及“优选为比B小”的含义。
＜封口板>
以下，参照图1～图4，对此处公开的封口板的一实施方式进行说明。图1是示意性地示出本实施方式的封口板的立体图。图2是示意性地示出本实施方式的封口板的剖视图。图3是示意性地示出本实施方式的封口板的排气阀附近的第二面的俯视图。图4是示意性地示出本实施方式的封口板的排气阀附近的第一面的俯视图。此外，如上所述，在本说明书中，将朝向电池壳体内的电极体的方向称为“第一方向”。另外，将朝向电池壳体的外侧的方向称为“第二方向”。在此，上述“第一方向”是指图2中的高度方向Z的下方。另一方面，“第二方向”是指图2中的高度方向Z的上方。
本实施方式的封口板1是构成二次电池的电池壳体的一个侧壁的二次电池用的部件(二次电池部件)。在本说明书中，“二次电池”是指所有能够反复进行充放电的蓄电器件的用语，是包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。即，本实施方式的封口板并不限定于特定种类的二次电池，能够没有特别限制地用于在产生过充电等不良情况时有可能会产生气体的所有二次电池。
本实施方式的封口板1是平面形状为矩形的板状构件。在该封口板1中能够没有特别限制地使用具有预定的强度的材料。作为该封口板1的原材料的一例，可以列举以铝为主要成分的金属材料、以铁为主要成分的金属材料等。作为一例，从重量、强度等观点出发，封口板1优选由以铝为主要成分的金属材料构成。此外，本说明书中的“以铝为主要成分的金属材料”是相对于总重量含有90重量％以上的铝的金属材料，例如包含铝、铝合金等。
如图1～图3所示，本实施方式的封口板1具备排气阀10。该排气阀10具有平板状的基部12和从该基部12的第一面(即图2中的下表面)12a朝向第一方向(即图2中的高度方向Z的下方)突出的突出部14。并且，在该突出部14的周围设置有厚度比突出部14的厚度小的环状的薄壁部16，该薄壁部16的第一面16a位于与基部12的第一面12a大致相同的面上。详细情况随后叙述，但具有该结构的封口板1能够减少对排气阀10的薄壁部16进行成型时的金属的塑性变形量，并且能够将在薄壁部16的成型时压扁的金属释放到突出部14。由此，由于冲压加工时的加工负荷大幅减少，因此，能够提高量产稳定性。另外，由于在成型时产生塑性变形的金属的总量变少，成型后的薄壁部16的加工硬化减少，因此，容易以所期望的压力使薄壁部16断裂(使排气阀10工作)。其结果是，还能够有助于提高薄壁部16的厚度等设计的自由度。以下，对设置于本实施方式的封口板1的排气阀10的具体的结构进行说明。
(1)基部
基部12是成型为板状的区域。本实施方式中的排气阀10通过对平板状的金属构件进行冲压加工而成型。此时，未形成突出部14、薄壁部16的区域成为基部12。另外，该基部12成为排气阀10与封口板1的其他区域的连结部。具体而言，在本实施方式中，通过对封口板1直接实施冲压加工，从而对排气阀10的基部12与封口板1的其他区域没有接缝地一体化而成的封口板1进行成型。由此，能够可靠地防止电解液从排气阀的接合部分漏出。另外，由于能够省略将排气阀10接合于封口板1的工序，因此，还有助于作业效率的提高。但是，此处公开的技术并不限定于排气阀的基部与封口板一体化的形态。即，也可以将另行成型的排气阀的基部与封口板的其他区域接合。在该情况下，可以列举如下手段：预先在封口板设置开口部，在将排气阀嵌入到该开口部中之后，将排气阀的基部与封口板焊接。在像这样将排气阀另行成型的形态中，具有排气阀的成型比较容易这样的优点。另外，还具有成型后的排气阀的销售、流通变得容易这样的优点。
此外，基部12的厚度TB能够设为1mm～10mm，能够设为1mm～5mm。随着基部12的厚度TB变大，存在基部12相对于急剧的壳体内压的上升的耐久性提高的倾向。另一方面，随着基部12的厚度TB变小，存在突出部14、薄壁部16的成型中的加工负荷变小的倾向。但是，上述基部12的厚度TB并不被特别限定，能够考虑封口板1的厚度等而适当地调节。
(2)突出部
如图2所示，突出部14从基部12的第一面12a向第一方向突出。详细情况随后叙述，但突出部14的厚度TP比薄壁部16的厚度TT厚。通过以将该突出部14成型的方式实施冲压加工，从而与将凹部的底面整体设为薄膜部的以往技术相比，产生塑性变形的金属的总量变少。而且，通过在该突出部14的周围形成薄壁部16，从而能够将压扁该薄壁部16而得到的金属释放到突出部14。由此，能够大幅减少冲压加工时的加工负荷，并提高排气阀10的量产稳定性。而且，在本实施方式中，比薄壁部16厚的突出部14朝向第一方向(安装于二次电池时的电极体侧)突出。由此，由于在急剧地产生大量的气体时，应力集中于薄壁部16，因此，还能够有助于排气阀10的工作稳定性的提高。
此外，如图1及图3所示，在此，俯视时的突出部14的形状为大致正圆形状。即，在俯视时的圆环状的薄壁部16的径向的内侧形成有大致正圆形状的突出部14。由此，由于能够使在薄壁部16的成型时压扁的金属朝向径向的内侧均匀地释放，因此，能够更适当地减少成型时的加工负荷。此外，本说明书中的“大致正圆形状”是指长径与短径的比率为90％以上(优选为95％以上，更优选为98％以上)的圆形。
另外，突出部14的厚度TP只要比薄壁部16的厚度TT厚即可，并不被特别限定。例如，薄壁部的厚度TT相对于突出部14的厚度TP的比例(TT/TP)既可以为1％～50％，也可以为5％～40％。通过相对于薄壁部16形成充分的厚度的突出部14，从而能够将在薄壁部16的成型时压扁的金属适当地释放到突出部14，能够更适当地减少成型时的加工负荷。
另外，突出部14的厚度TP也可以为基部12的厚度TB以下。换言之，突出部14也可以被冲压加工成比基部12薄。在这样的情况下，也能够充分地减少冲压加工时的加工负荷和加工硬化。此外，从减少成型时的塑性变形量而更适当地减少加工负荷这样的观点出发，突出部14的厚度TP相对于基部12的厚度TB的比例(TP/TB)优选为50％以上，更优选为60％以上，特别优选为70％以上。另一方面，上述TP/TB的上限并不被特别限定，基部12与突出部14也可以为相同的厚度(TP/TB＝100％)。另外，也可以在冲压加工中对基部12进行加压，使基部12的厚度TB比突出部14的厚度TP薄。而且，在成型时将金属从薄壁部16释放到突出部14的结果是，也有可能存在突出部14比基部12厚的情况。因此，上述TP/TB的上限并不限定于100％以下，既可以为120％以下，也可以为110％以下。
如图2所示，突出部14的第一面14a以径向上的中央部朝向第一方向突出的方式弯曲。由此，在突出部14的成型时，由于会产生金属朝向突出部14的第一面14a的中央集中那样的塑性变形，因此，容易将金属从薄壁部16释放到突出部14。另外，通过对该形状的突出部14进行成型，从而能够使从在壳体内部产生的气体施加的应力集中于薄壁部16，因此，还能够有助于排气阀10的工作稳定性的提高。
如图4所示，在本实施方式中，在突出部14的第一面14a形成有平面形状为线状的第二槽部19。由此，在急剧地产生大量的气体时，突出部14以线状的第二槽部19为起点而弯折，能够对薄壁部16施加较大的应力，因此，能够使薄壁部16更容易地断裂。此外，如图4所示，在本实施方式中，以通过平面形状为大致正圆形的突出部14的中心的方式形成有一条第二槽部19。但是，第二槽部的条数及形成位置并不限定于图4所示的形态。例如，也可以形成在大致正圆形的突出部的中心交叉的两条第二槽部。另外，也可以大致平行地形成多条第二槽部。在这些情况下，由于在壳体内压急剧地上升时，突出部也会以第二槽部为起点而弯折，因此，能够对薄壁部施加较大的应力。另外，优选的是，线状的第二槽部19以沿着大致矩形的封口板1的短边方向(图4中的进深方向Y)延伸的方式形成。由此，由于突出部14容易以第二槽部19为起点而弯折，因此，能够进一步提高排气阀10的工作稳定性。
另外，优选的是，第二槽部19的长度LD2基于突出部14的外径(长径)DP来设定。例如，第二槽部的长度LD2相对于突出部的长径DP的比例(LD2/DP)优选为60％～95％，更优选为70％～90％。随着上述LD2/DP变大，在壳体内压急剧地上升时，存在突出部14容易以第二槽部19为起点而弯折的倾向。另一方面，由于随着LD2/DP变小，由形成第二槽部19导致的加工负荷的增大被抑制，因此，存在突出部14的成型变得容易的倾向。另外，从抑制由第二槽部19的形成导致的加工负荷的增大这样的观点出发，优选的是，使第二槽部19的长度方向(图4中的进深方向Y)上的第二槽部19的中央部19a的深度比两端部19b的深度深。而且，更优选的是，以第二槽部19从长度方向的两端部19b朝向中央部19a连续地变深的方式形成。由此，能够特别适当地抑制由第二槽部19的形成导致的加工负荷的增大。
(3)薄壁部
薄壁部16是形成于突出部14的周围的环状的区域。如图2所示，薄壁部16的厚度TT与突出部14的厚度TP相比，厚度较小。本实施方式的封口板1的排气阀10通过在急剧地产生大量的气体时使薄壁部16断裂，从而将在电池壳体的内部产生的气体排出到外部。此外，考虑二次电池的电池壳体的容积、使用环境等，优选的是，薄壁部16以在产生过充电等不良情况时稳定地断裂的方式设计厚度TT。作为一例，薄壁部16的厚度TT相对于基部12的厚度TB的比例(TT/TB)优选为1％～30％，更优选为5％～20％。由此，能够构筑以所期望的压力使薄壁部16断裂而开口的排气阀10。具体而言，由于随着上述TT/TB变小，薄壁部16容易断裂，因此，排气阀10相对于壳体内压的上升的反应性提高。另一方面，由于随着上述TT/TB变大，薄壁部16的强度提高，因此，能够防止排气阀10的误动作。
另外，本实施方式中的薄壁部16的第一面16a形成在与基部12的第一面12a大致相同的面上。作为“大致相同的面”，能够将薄壁部16的第一面16a设为在与基部12的第一面12a垂直的方向(图2中的高度方向Z)上位于基部12的第一面12a的±5mm以内。另外，更优选的是，将薄壁部16的第一面16a设为在与基部12的第一面12a垂直的方向上位于基部12的第一面12a的±1mm以内。进一步优选的是，薄壁部16的第一面16a位于与基部12的第一面12a相同的面上。在与该基部12的第一面12a大致相同的面上形成第一面16a的薄壁部16通过将金属构件W的第二面Wa朝向第一面Wb沿一方向压扁而进行成型(参照图5)。由此，与以从金属构件的两面侧压扁的方式进行成型的情况相比，能够减少伴随着塑性变形的加工负荷、加工硬化。
此外，在本实施方式中的薄壁部16设置有将突出部14包围的大致环状的第一槽部17。由于形成有该第一槽部17的部分在薄壁部16中也成为强度特别低的脆弱部，因此，在壳体内压急剧地上升时，成为薄壁部16断裂的起点。换言之，通过在薄壁部16设置第一槽部17，从而能够容易地控制排气阀10动作时的断裂开始位置。其结果是，容易设计以所期望的压力稳定地工作的排气阀10。例如，第一槽部17的深度相对于薄壁部16的厚度的比例优选为5％～60％，更优选为10％～50％。由于随着相对于上述薄壁部16的厚度的第一槽部17的深度变大，容易产生以第一槽部17为起点的薄壁部16的断裂，因此，存在排气阀10的动作稳定性提高的倾向。另一方面，随着相对于薄壁部16的厚度的第一槽部17的深度变小，薄壁部16的强度提高。其结果是，能够防止在第一槽部17成型时使薄壁部16破损，并且也能够防止排气阀10的误动作。此外，大致环状的第一槽部17不仅包含完全的环状的槽部，还包含其一部分欠缺的环状的槽部。例如，在将完全的环状的槽部的周长设为100％时，上述大致环状的第一槽部17的周长优选为80％以上，更优选为90％以上，进一步优选为95％以上。另外，第一槽部17也可以是完全的环状。
另外，如上所述，在将本实施方式的封口板1用于二次电池的情况下，排气阀10的第一面侧配置在壳体内部(壳体内压上升时的正压侧)。因此，优选的是，第一槽部17形成于配置在壳体外的第二面16b的那一方。由此，在急剧地产生大量的气体而将薄壁部16的第一面16a朝向第二方向(图2中的高度方向Z的上方)加压时，能够以使第一槽部17扩展的方式使薄壁部16断裂。其结果是，能够进一步提高排气阀10的工作稳定性。
(4)凹部
而且，在本实施方式中，在薄壁部16及突出部14的第二面(图2中的上表面)设置有从基部12的第二面12b凹陷的凹部18。该凹部18是平面形状为大致正圆形的凹陷。换言之，形成于排气阀10的上侧的凹部18是被从环状的薄壁部16的外缘大致垂直地立起的环状的周壁18a包围的空间。并且，该凹部18的底面18c具备厚度相对较薄的薄壁部16和比薄壁部16厚的突出部14。
并且，在本实施方式中，在凹部18的周壁18a设置有锥形部18b。具体而言，在凹部18的周壁18a的上端部形成有锥形部18b，所述锥形部18b是随着从径向的外侧朝向内侧而高度变低的那样的斜面。在排气阀10开口时，经由薄壁部16的一部分与基部12相连的突出部14停留在开口部的第二方向的空间，有可能会阻碍从电池壳体内的气体逸出。与此相对，若在凹部18的周壁18a形成锥形部18b，则能够充分地确保排气阀10开口时的突出部14的可动区域。其结果是，能够防止突出部14与凹部18的周壁18a接触而停留在开口部的第二方向的空间，能够充分地确保排气阀10开口时的气体排出量。此外，在图2中，仅在凹部18的周壁18a的上端部形成有锥形部18b。但是，从抑制气体逸出恶化这样的观点出发，形成锥形部的区域并不被特别限定。例如，也可以是，在凹部的周壁的整体形成有以随着从径向的外侧朝向内侧而高度变低的方式倾斜的锥形部。
另外，在本实施方式的排气阀10中，在凹部18的底面18c设置有环状的台阶18d，比该环状的台阶18d靠外侧的区域比内侧的区域高。具体而言，环状的台阶18d设置于位于比薄壁部16靠内侧的位置的突出部14的第二面14b。由此，由于能够在某种程度上确保薄壁部16与突出部14的边界处的厚度，因此，能够防止在冲压加工中薄壁部16与突出部14的边界断裂。
＜排气阀的成型>
接着，对将上述结构的排气阀10成型于封口板1的顺序进行说明。图5及图6是说明本实施方式的封口板中的排气阀的成型顺序的剖视图。
如图5所示，在对本实施方式中的排气阀10进行成型时，首先，准备平板状的金属构件W，并将其配置在一对按压夹具210、220之间。以下，为了便于说明，将按压金属构件W的第二面(图5中的上侧的面)Wa的按压夹具210称为“第一按压夹具210”，将按压金属构件W的第一面(图5中的下侧的面)Wb的按压夹具220称为“第二按压夹具220”。并且，在第一按压夹具210形成有从基准面214朝向第一方向(图5中的下方)突出的圆柱状的凸部212。另一方面，在第二按压夹具220形成有从基准面224朝向第一方向凹陷的圆柱状的凹部222。在此，在对上述结构的排气阀10进行成型时，将第一按压夹具210的凸部212的直径D1设为比第二按压夹具220的凹部222的直径D2大。此外，在此示出的第一按压夹具210和第二按压夹具220为将加工集中到一个工序的形态，但将它们分割为不同的夹具并作为不同的工序进行加工的形态也同样如此。
然后，如图6所示，在第一按压夹具210与第二按压夹具220之间夹入金属构件W并实施冲压加工。此时，金属构件W的中央部W1被第一按压夹具210的凸部212按压，以进入到第二按压夹具220的凹部222的方式塑性变形。由此，形成从基部12的第一面12a朝向第一方向突出的突出部14。此时，由于第一按压夹具210的凸部212的直径D1比第二按压夹具220的凹部222的直径D2大，因此，金属构件W的中央部W1的周围的区域W2被夹入到第一按压夹具210的凸部212与第二按压夹具220的基准面224之间。由此，在突出部14的周围成型出厚度比该突出部14薄的薄壁部16。而且，金属构件W的外周缘部W3被夹入到第一按压夹具210的基准面214与第二按压夹具220的基准面224之间。由此，在薄壁部16的周围成型出厚度比该薄壁部16厚的基部12。
在此，在上述冲压加工中的薄壁部16的成型中，存在于金属构件W的中央部W1的周围的区域W2的金属被第一按压夹具210的凸部212和第二按压夹具220的基准面224较薄地压扁。此时，在本实施方式中，能够将压扁上述中央部W1的周围的区域W2而得到的金属释放到在凹部220内成型出的突出部14。而且，在本实施方式中，与将凹部的底面整体较薄地压扁而形成薄膜部的以往技术相比，产生塑性变形的金属的总量较少。通过这些作用，从而减少进行冲压加工时的阻力(加工负荷)，因此，能够抑制不合格品的产生而使量产稳定性提高。而且，产生塑性变形的金属的总量变少的结果是，成型后的薄壁部16的加工硬化也减少，因此，也能够提高对薄壁部16的厚度TT(参照图2)等进行设计时的自由度。
此外，在本实施方式中，在第一按压夹具210的凸部212的第一面212a形成有沿着该圆柱状的凸部212的外周缘部的环状的突起217。由此，在成型后的薄壁部16的第二面16b形成环状的第一槽部17。其结果是，能够对薄壁部16以该第一槽部17为起点而断裂的工作稳定性优异的排气阀10进行成型。另外，在第一按压夹具210的基准面214与凸部212之间形成有斜面218，所述斜面218以从基准面214朝向凸部212而下降的方式倾斜。由此，在成型后的凹部18的周壁18a的上端部形成锥形部18b。其结果是，能够抑制开口的排气阀10的突出部14与凹部18的周壁18a干涉而停留在气体流路上。
另外，在第一按压夹具210的凸部212的第一面212a的中央部形成有从凸部212的第一面212a进一步向第一方向突出的圆板状的凸部216。由此，在成型后的凹部18的底面18c形成环状的台阶18d，能够使比环状的台阶18d靠外侧的区域(薄壁部16的第二面16b)比内侧的区域(突出部14的第二面14b)高。由此，在被夹入到第一按压夹具210的凸部212与第二按压夹具220的凹部222的周壁226的上端226a之间的位置，能够防止薄壁部16断裂。
另一方面，在第二按压夹具220的凹部222的底面227的中央部，平面形状为线状的突起228朝向第二方向突出。由此，在成型后的突出部14的第一面形成线状的第二槽部19。其结果是，在壳体内压急剧地上升时，突出部14沿着第二槽部19弯折，能够对薄壁部16施加较大的应力。而且，第二按压夹具220的凹部222的底面227以径向上的中央部比周缘部深的方式弯曲。由此，能够形成以第一面14a的中央朝向第一方向突出的方式弯曲的突出部14。其结果是，在突出部14的成型中，由于会产生金属朝向凹部222的底面227的中央部集中那样的塑性变形，因此，容易将在第一按压夹具210的凸部212与第二按压夹具220的基准面224之间被压扁的金属释放到凹部222内。
＜二次电池>
上述结构的封口板1是构成二次电池的电池壳体的一个侧壁的二次电池部件。以下，对使用上述结构的封口板1的二次电池进行说明。图7是示意性地示出本实施方式的二次电池的立体图。图8是示意性地示出本实施方式的二次电池的封口板的壳体外侧面的俯视图。
图7所示的二次电池100具备电极体(省略图示)和收容电极体的电池壳体20。虽然省略详细的图示，但电极体具有正极、负极及间隔件。例如，电极体可以是带状的正极和带状的负极隔着两片带状的间隔件层叠并以卷绕轴为中心卷绕而成的卷绕电极体。另外，作为电极体的构造的另一例，可以列举多片方形形状(典型而言为矩形形状)的正极和多片方形形状(典型而言为矩形形状)的负极以绝缘的状态层叠而成的层叠电极体。此外，构成电极体的各构件(正极、负极、间隔件等)的材料及构造能够没有特别限制地采用可在一般的二次电池(例如锂离子二次电池)中采用的材料及构造，并不对此处公开的技术进行限定，因此，省略详细的说明。另外，虽然省略图示，但在电池壳体20中还收容有电解液。对于该电解液而言，也能够没有特别限制地采用可在一般的二次电池中采用的材料及构造。
电池壳体20是收容上述电极体的框体。电池壳体20的材质可以与以往使用的材质相同，并不被特别限制。例如，优选的是，电池壳体20为具有预定的强度的金属制。作为该电池壳体20的材质的一例，可以列举铝、铝合金、铁、铁合金等。
如图7所示，电池壳体20具有扁平且有底的长方体形状(方形)的外形。该电池壳体20具备在上表面具有开口的外装体22和将该外装体22的开口堵塞的封口板1。外装体22是具备平面形状为矩形的底壁(省略图示)、从矩形的底壁的长边沿着高度方向Z延伸且彼此相向的一对长侧壁22a以及从矩形的底壁的短边沿着高度方向Z延伸且彼此相向的一对短侧壁22b的箱状的构件。并且，在该外装体22的上表面形成有被一对长侧壁22a和一对短侧壁22b各自的上边包围的大致矩形形状的开口部(省略图示)。并且，具有上述结构的排气阀10的封口板1以将外装体22的上表面的开口部堵塞的方式安装于外装体22，并与外装体22的底壁相向。并且，通过将外装体22的开口部的周缘与封口板1的外周缘接合(例如焊接)，从而构筑内部被密封(密闭)的电池壳体20。此外，在封口板1的接合中，例如能够使用激光焊接等。
另外，在该二次电池100的封口板1安装有正极端子30和负极端子40。正极端子30是沿着高度方向Z延伸的长条的导电构件。该正极端子30的下端在电池壳体20的内部与电极体的正极连接。另一方面，正极端子30的上端在电池壳体20的外部露出。另外，负极端子40也具有与正极端子30大致同等的构造。即，该负极端子40的下端在电池壳体20的内部与负极连接，上端在电池壳体20的外部露出。此外，正极端子和负极端子也可以设置于封口板以外的电池壳体的侧壁(外装体的侧壁)。
并且，在上述结构的封口板1设置有排气阀10。此时，封口板1被配置成使排气阀10的第一面与电极体相向。换言之，在本实施方式的二次电池100中，以使排气阀10的突出部14朝向电池壳体20内部的电极体突出的方式将封口板1安装于外装体22。并且，在突出部14的周围设置有比该突出部14的厚度TP薄的环状的薄壁部16。另外，薄壁部16的第一面16a(电极体侧的面)存在于与封口板1的内侧面大致相同的面上。
由于上述结构的封口板1具备量产稳定性、设计自由度优异的排气阀，因此，能够容易地设计、量产可以稳定地排出急剧地产生的气体且可靠性高的二次电池100。而且，由于在壳体内压上升时，突出部14朝向成为正压的电极体侧突出，因此，能够使内压上升时的应力集中于薄壁部16。由此，还能够有助于排气阀10的工作稳定性的提高。
此外，如本实施方式那样，在封口板1的平面形状为大致矩形的情况下，在该大致矩形的封口板1的短边方向(在图8中为进深方向Y)上，薄壁部16的外径DT相对于封口板1的长度LS的比例(DT/LS)优选为30％～70％。当在二次电池100的内部急剧地产生大量的气体而矩形形状的封口板1变形的情况下，封口板1以形成沿着该封口板1的短边方向(进深方向Y)的棱线的方式弯折。此时，只要在第一壁的短边方向上形成具有预定长度的外径的薄壁部16，就能够使较大的应力集中在该薄壁部16中的第一壁的短边方向的两端附近。其结果是，由于在壳体内压上升时容易使薄壁部16的所期望的位置断裂，因此，能够构筑工作时的再现性高的二次电池100。
＜其他实施方式>
以上，对此处公开的技术的一实施方式进行了说明。此外，此处公开的技术并不限定于上述实施方式，可以包含各种实施方式。以下，对此处公开的封口板的其他实施方式进行说明。
例如，作为此处公开的封口板的其他实施方式，可以列举图9及图10所示的封口板1。在该封口板1的排气阀10A中，并未形成在上述实施方式中形成的第一槽部17、第二槽部19、锥形部18b及台阶18d，突出部14的第一面也是平坦的(参照图2～图4)。但是，即使是该形态，只要将薄壁部16的形成区域限定在突出部14的周围，则也能够减少排气阀10的成型中的金属的塑性变形量。而且，由于能够将在薄壁部16的成型时压扁的金属释放到突出部14，因此，能够减少成型时的加工负荷而提高量产稳定性。另外，通过减少成型时的金属的塑性变形量，从而能够减少成型后的薄壁部16的加工硬化，因此，也能够提高设计自由度。即，即使是图9及图10所示的形态，由于也具备如下的结构，即：具有从基部12的第一面12a向第一方向突出的突出部14，在突出部14的周围设置有厚度比突出部14的厚度小的环状的薄壁部16，薄壁部16的第一面16a位于与基部12的第一面12a大致相同的面上，因此，能够得到具备量产稳定性、设计自由度优异的排气阀10A的封口板1。
另外，在上述各实施方式的排气阀10、10A中，形成有在俯视时为大致正圆形状的突出部14，在该突出部14的周围形成有外缘为大致正圆的环状的薄壁部16。但是，俯视时的突出部14和薄壁部16的形状并不被特别限定，能够没有特别限制地采用各种形状。例如，如图11及图12所示，排气阀10B也可以具备平面形状为椭圆形的突出部14和外缘为椭圆形的环状的薄壁部16。即使为该形态的排气阀10B，也能够减少成型时的加工负荷和加工硬化，能够提高量产稳定性和设计自由度。此外，虽然省略图示，但突出部的平面形状也可以为方形(例如四边形、五边形等)。但是，若考虑排气阀的工作稳定性、量产稳定性等，则如图3、图9及图11所示，突出部14的平面形状优选为圆形。另外，在上述各实施方式中，俯视时的突出部14的外缘的形状与薄壁部的外缘的形状大致相同。然而，突出部的外缘的形状与薄壁部的外缘的形状也可以不同。例如，也可以在俯视时为方形的突出部的周围形成有外缘为大致正圆形状的薄壁部。在这样的情况下，也能够充分地发挥此处公开的技术效果。
以上，对此处公开的技术的实施方式进行了说明。但是，上述说明只不过为例示，并不对权利要求书进行限定。在权利要求书所记载的技术中，包含对在上述说明中例示的具体例进行各种变形、变更而得到的技术。

Claims (18)

1.一种封口板，其是具备排气阀的二次电池用的封口板，其特征在于，
所述排气阀具有平板状的基部和从该基部的第一面朝向第一方向突出的突出部，
在所述突出部的周围设置有厚度比所述突出部的厚度小的环状的薄壁部，
所述薄壁部的第一面位于与所述基部的第一面大致相同的面上。
2.根据权利要求1所述的封口板，其特征在于，
所述突出部的厚度为所述基部的厚度以下。
3.根据权利要求2所述的封口板，其特征在于，
所述突出部的厚度相对于所述基部的厚度的比例为50％～100％。
4.根据权利要求1或2所述的封口板，其特征在于，
所述突出部的第一面以中央向第一方向突出的方式弯曲。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的封口板，其特征在于，
在所述薄壁部设置有将所述突出部包围的大致环状的第一槽部。
6.根据权利要求5所述的封口板，其特征在于，
所述第一槽部形成于所述薄壁部的第二面。
7.根据权利要求5或6所述的封口板，其特征在于，
相对于所述薄壁部的厚度的所述第一槽部的比例为10％～50％。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的封口板，其特征在于，
所述薄壁部的厚度相对于所述基部的厚度的比例为5％～20％。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的封口板，其特征在于，
所述突出部的俯视时的形状为长径与短径的比率为90％以上的大致正圆形状。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的封口板，其特征在于，
在所述突出部的所述第一面形成有俯视时的形状为线状的第二槽部。
11.根据权利要求10所述的封口板，其特征在于，
所述突出部的俯视时的形状为长径与短径的比率为90％以上的大致正圆形状，
所述第二槽部的长度相对于所述突出部的长径的比例为70％～90％。
12.根据权利要求10或11所述的封口板，其特征在于，
所述第二槽部的长度方向上的所述第二槽部的中央部的深度比两端部的深度深。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的封口板，其特征在于，
所述第二槽部沿着所述封口板的短边方向延伸。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的封口板，其特征在于，
在所述薄壁部及所述突出部的第二面设置有从所述基部的第二面凹陷的凹部，在所述凹部的周壁设置有锥形部。
15.根据权利要求14所述的封口板，其特征在于，
在所述凹部的底面设置有环状的台阶，比所述环状的台阶靠外侧的区域比内侧的区域高。
16.根据权利要求15所述的封口板，其特征在于，
所述环状的台阶设置于比所述薄壁部靠内侧的所述突出部的第二面。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的封口板，其特征在于，
所述封口板的短边方向上的所述薄壁部的外径相对于所述封口板的短边方向上的所述封口板的长度的比例为30％～70％。
18.一种二次电池，其中，
所述二次电池具备：
电极体，所述电极体包含正极及负极；以及
电池壳体，所述电池壳体收容所述电极体，
所述电池壳体具备：
外装体，所述外装体的一个面成为开口部；以及
封口板，所述封口板将所述外装体的所述开口部堵塞，
所述封口板为权利要求1～17中任一项所述的封口板，以使所述排气阀的所述突出部朝向所述电极体突出的方式配置。
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