CN115244770B - 圆筒形电池 - Google Patents

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Abstract

本公开的目的在于，提供一种能够削减具有电流截断与排气的安全功能的封口体的部件件数的圆筒形电池。本公开的一实施方式所涉及的圆筒形电池具有有底圆筒状的外装罐(20)和将外装罐(20)的开口部封堵的封口体(30)。封口体(30)具有：爆破板(31)，形成环状的薄壁部(31A)；以及环状的绝缘板(32)，与薄壁部(31A)对置地配置于爆破板(31)的内表面侧。爆破板(31)包括由薄壁部(31A)包围的阀部(31B)，阀部(31B)包括朝向爆破板(31)的径向外侧延伸突出、以使得覆盖绝缘板(32)的内表面的至少内周部的卡止部(31D)。

Description

圆筒形电池
技术领域
本公开涉及圆筒形电池。
背景技术
圆筒形电池具有：收纳电极体及电解质的有底圆筒状的外装罐；以及将外装罐的开口部封堵的封口体(例如，专利文献1)。在上述圆筒形电池的封口体中，爆破板与内部端子板隔着绝缘板而层叠，爆破板与内部端子板被焊接接合，由此形成封口体内部的电流路径。在封口体中，若在异常时圆筒形电池的内压上升，则爆破板变形，内部端子板断裂，将该电流路径截断，若内压进一步上升，则爆破板断裂，由此形成圆筒形电池的内部的气体的排出口。换句话说，封口体具有电流截断及排气这两个安全功能。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/157749号
发明内容
-发明所要解决的课题-
封口体由包括金属及树脂的多个部件构成。构成封口体的各个部件为了使上述的电流截断与排气分阶段地工作，需要具有复杂且高精度的形状。具有复杂且高精度的形状的部件的加工成本变大。为了减少圆筒形电池的制造成本，谋求削减封口体的部件件数。
本公开的目的在于，提供一种能够削减具有电流截断与排气的安全功能的封口体的部件件数的圆筒形电池。
-用于解决课题的手段-
作为本公开的一方式的圆筒形电池具有：正极与负极隔着分隔件而被卷绕的电极体；电解质；收纳电极体及电解质的有底圆筒状的外装罐；以及将外装罐的开口部封堵的封口体，封口体具有：形成环状的薄壁部的爆破板；以及与薄壁部对置地配置于爆破板的内表面侧的环状的绝缘板，爆破板包括由薄壁部包围的阀部，阀部包括朝向爆破板的径向外侧延伸突出、以使得将绝缘板的内表面的至少内周部覆盖的卡止部。
-发明效果-
根据本公开的一方式，能够削减具有电流截断与排气的安全功能的封口体的部件件数。
附图说明
图1是作为实施方式的一例的圆筒形电池的剖视图。
图2是作为实施方式的一例的封口体的剖视图。
图3是作为实施方式的一例的封口体的电流截断时的剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本公开的实施方式。以下所说明的形状、材料及个数是用于说明的例示，能够根据圆筒形电池的规格适当变更。以下，在全部附图中对同等的要素赋予相同的附图标记并进行说明。
使用图1，对作为实施方式的一例的圆筒形电池10进行说明。图1是圆筒形电池10的剖视图。
如图1所示那样，圆筒形电池10具有电极体14、电解质、收纳电极体14及电解质的外装罐20、和将外装罐20的开口部封堵的封口体30。电极体14包括正极11、负极12和分隔件13，具有正极11与负极12隔着分隔件13而被卷绕成漩涡状的构造。此外，以下为了方便说明，将圆筒形电池10的封口体30侧(外装罐20的开口部侧)设为上，将外装罐20的底面部20A侧设为下。
正极11具有正极芯体和在该芯体的至少一面形成的正极合剂层。正极芯体能够使用铝、铝合金等在正极11的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置到表层的膜等。正极合剂层优选包括正极活性物质、乙炔黑等导电剂、聚偏氟乙烯等粘结剂，且形成于正极芯体的双面。正极活性物质例如使用锂过渡金属复合氧化物。可以通过在正极芯体上涂敷包括正极活性物质、导电剂、粘结剂等的正极合剂料浆，使涂膜干燥后，对涂膜进行压缩而将正极合剂层形成于芯体的双面，从而制造正极11。
负极12具有负极芯体和在该芯体的至少一面形成的负极合剂层。负极芯体能够使用铜、铜合金等在负极12的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置到表层的膜等。负极合剂层优选包括负极活性物质、丁苯橡胶(SBR)等粘结剂，且形成于负极芯体的双面。负极活性物质例如使用石墨、含硅化合物等。可以通过在负极芯体上涂敷包括负极活性物质、粘结剂等的负极合剂料浆，使涂膜干燥后，对涂膜进行压缩而将负极合剂层形成于芯体的双面，从而制造负极12。
电解质例如使用非水电解质。非水电解质包括非水溶剂和溶解到非水溶剂中的电解质盐。非水溶剂能够使用酯类、醚类、腈类、酰胺类、这些溶剂的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有将这些溶剂的氢的至少一部分用氟等的卤素原子取代的卤素取代基。另外，非水电解质不限定于液体电解质，也可以是固体电解质。电解质盐例如使用LiPF6等的锂盐。电解质的种类没有特别地进行限定，也可以是水系电解质。
圆筒形电池10具有分别配置在电极体14的上下的绝缘板15、16。在图1所示的示例中，被连接至正极11的正极引线17穿过绝缘板15的贯通孔并向封口体30侧延伸，被连接至负极12的负极引线18穿过绝缘板16的外侧并向外装罐20的底面部20A侧延伸。正极引线17通过焊接等而被连接至构成封口体30的爆破板31的后述的凸缘部31C的底面，爆破板31成为正极外部端子。负极引线18通过焊接等而被连接至外装罐20的底面部20A的内表面，外装罐20成为负极外部端子。
如上所述，圆筒形电池10具有外装罐20和将外装罐20的开口部封堵的封口体30。外装罐20是包括底面部20A与侧面部20B的有底圆筒状的金属制容器。底面部20A呈圆板状，侧面部20B沿着底面部20A的外周缘而形成为圆筒状。封口体30具有隔着垫片21而被扣紧固定于外装罐20的开口部的爆破板31。
爆破板31由外装罐20的凹槽部20C支承，且通过外装罐20的扣紧部20D而被扣紧固定。关于凹槽部20C，在外装罐20的开口部附近，侧面部20B的一部分向内侧伸出，沿着外装罐20的周向而形成为环状。扣紧部20D在开口端部中沿着外装罐20的周向而形成为环状。
使用图2及图3，详细地说明封口体30。图2是封口体30的剖视图，图3是封口体30的电流截断时的剖视图。
如上所述，封口体30是将外装罐20的开口部封堵的构件。此外，封口体30具有以下功能：若在圆筒形电池10的异常时圆筒形电池10的内压上升，则将圆筒形电池10中的电流路径截断，若内压进一步上升，则将圆筒形电池10的内部的气体排放。如图2所示那样，封口体30具有：爆破板31，形成环状的薄壁部31A；以及环状的绝缘板32，与薄壁部31A对置地配置于爆破板31的内表面侧(底面侧)。
爆破板31包括：阀部31B，形成在比薄壁部31A更靠爆破板31的径向内侧的位置；以及凸缘部31C，形成在比薄壁部31A更靠爆破板31的径向外侧的位置。此外，阀部31B包括卡止部31D，其朝向爆破板31的径向外侧延伸突出，以使得将绝缘板32的底面的内周部覆盖。
接下来，详细地说明封口体30的电流截断及排气的工作。如图3所示那样，若在圆筒形电池10的异常时内压上升，则通过该内压将爆破板31朝上侧上推。此时，绝缘板32受到从卡止部31D朝向上侧上推的力，由此绝缘板32的外表面(上表面)及内表面(下表面)分别与阶梯面31G及卡止部31D密接。由此，即便在薄壁部31A的一部分发生断裂的情况下，圆筒形电池10的密封状态也得以维持，因此内压进一步上升，阀部31B与凸缘部31C完全分离。因为阀部31B与凸缘部31C通过绝缘板32来防止电连接，所以阀部31B与凸缘部31C之间的电流路径被截断。另外，薄壁部31A的断裂时的圆筒形电池10的密封状态只要确保内压上升、以使得阀部31B能够从凸缘部31C完全分离的程度即足够。
在电流路径的截断后，若圆筒形电池10的内压进一步上升，则卡止部31D及绝缘板32的至少一方变形或者断裂，由此阀部31B被吹飞而在爆破板31形成排气口。从该排气口将圆筒形电池10的内部的气体排出。
爆破板31在俯视中形成为大致圆板状，例如通过铝或者铝合金的板材的冲压加工来制作。
薄壁部31A是在圆筒形电池10的异常时圆筒形电池10的内压已上升的情况下在爆破板31中发生断裂的部分。薄壁部31A在俯视中形成为环状。薄壁部31A在剖视中形成为U字状或者V字状。
阀部31B形成为被薄壁部31A包围的大致圆盘状。阀部31B包括形成于下端部的卡止部31D和侧周面31E。
凸缘部31C由外装罐20的凹槽部20C支承，是通过外装罐20的扣紧部20D而被扣紧固定的部分。上述的正极引线17通过焊接等而被连接至凸缘部31C的底面。
卡止部31D朝向爆破板31的径向外侧延伸突出，以使得将绝缘板32的内表面覆盖。卡止部31D没有必要将绝缘板32的内表面的全部覆盖，但优选在绝缘板32的内表面之中至少将内周部覆盖。因此，卡止部31D优选在俯视下以环状形成于侧周部31E的周围。由此，在薄壁部31A的断裂时能够抑制气体从绝缘板32的内表面与卡止部31D之间排出。
为了确保薄壁部31A的断裂时的圆筒形电池10的密封状态，卡止部31D更优选形成为，卡止部31D的径向外侧的前端面31F位于比薄壁部31A更靠径向外侧。
阶梯面31G在薄壁部31A的断裂时与绝缘板的外表面密接。由此，在薄壁部31A的断裂时能够抑制气体从绝缘板32的外表面与阶梯面31G之间排出。阶梯面31G通过将凸缘部31C的底面部的内周侧切成环状而形成。阶梯面31G只要具有在薄壁部31A的断裂时抑制气体从绝缘板的外表面与爆破板31之间排出的功能就足够了，不一定需要在凸缘部31C与阶梯面31G之间设置高低差。
绝缘板32在俯视中形成为环状。此外，绝缘板32配置为在绝缘板32的上表面与薄壁部31A的底面及凸缘部31C的阶梯面31G之间设置间隙。不一定需要该间隙。从确保薄壁部31A的断裂时的圆筒形电池10的密封状态的观点出发，优选将侧周部31E压入绝缘板32的开口部。
根据圆筒形电池10，能够通过爆破板31与绝缘板32来维持电流截断及排气的安全功能、同时削减封口体30的部件件数。例如，与在爆破板和内部端子板之间夹有绝缘板的现有的封口体相比较，能够削减内部端子板。由此，能够减少封口体30的制造成本。
此外，根据圆筒形电池10，例如与爆破板和内部端子板被焊接接合而形成电流路径的现有的封口体相比较，能够削减焊接部位，能够削减进行焊接的制造工序。由此，能够减少封口体30的制造成本。
进而，根据圆筒形电池10，能够维持电流截断与排气的安全功能、同时减小封口体30的厚度。由此，在圆筒形电池10的内部能够增大电极体14所占的体积，进而能够提高圆筒形电池10的能量密度。
另外，本发明不限定于上述的实施方式及其变形例，当然能够在本申请的权利要求书所记载的事项的范围内实施各种变更、改良。例如，在本实施方式中，采取了配置于封口体30的最外部的爆破板31成为正极外部端子的结构，但不限定于此。例如，也可以是在封口体30的最外部配置间隙且间隙成为正极外部端子的结构。
以下，利用实施例进一步对本公开进行说明，本公开并不限定于这些实施例。
<实施例>
[封口体的制作]
对铝板材进行冲压加工，从而制作出爆破板。在爆破板的中央部形成大致环状的薄壁部，将薄壁部的径向内侧作为阀部，将径向外侧作为凸缘部。在阀部的下端部沿着侧周部形成了环状的卡止部。在凸缘部的内表面的径向内侧形成了阶梯面。将大致环状的聚合物树脂制的绝缘板压入阀部的侧周面，以使得绝缘板与薄壁部对置，由此制成封口体。
<比较例>
除了在阀部的下端部未形成卡止部以外，与实施例所涉及的封口体同样地制作出封口体。
[工作压的测定]
准备实施例及比较例的封口体，测定了电流截断机构与排气机构进行工作的工作压。将封口体固定到试验装置，以使得从封口体的内表面侧(下表面侧)供给氮气。此时，形成封口体的内表面与氮气的供给路径已被密闭的空间。而且，向封口体的内表面侧供给氮气，测定了阀部与凸缘部之间的电流路径已被截断的时间点的工作压(电流截断压)和形成了排气口的时间点的工作压(排气压)。将结果集中表示于表1。
[表1]
实施例 比较例
电流截断压 2.5MPa 无电流截断
排气压 3.0MPa 2.5MPa
在实施例中，电流截断压及排气压分别为2.5MPa及3.0MPa。即，在电池的内压达到2.5MPa时阀部完全与凸缘部分离，电流路径被截断，之后直到内压达到3.0MPa为止都维持电池的密封性。而且，在内压达到3.0MPa时阀部被吹飞而形成了排气口。换句话说，可知从薄壁部的断裂到排气口的形成为止都维持了电池的密封状态。
另一方面，在比较例中，仅测定2.5MPa的排气压，未能测定电流截断压。即，在比较例中由于未形成卡止部，故在薄壁部的一部分发生断裂时电池不会成为密封状态，阀部也不会与凸缘部完全分离，电池内部的气体被排出。根据以上的结果可知，通过如实施例那样设置卡止部，从而能够在封口体实现电流截断与排气的安全功能。
-符号说明-
10圆筒形电池，11正极，12负极，13分隔件，14电极体，15绝缘板，16绝缘板，17正极引线，18负极引线，20外装罐，20A底面部，20B侧面部，20C凹槽部，20D扣紧部，21垫片，30封口体，31爆破板，31A薄壁部，31B阀部，31C凸缘部，31D卡止部，31E侧周面，31F前端面，31G阶梯面，32绝缘板。

Claims (2)

1.一种圆筒形电池，具备：电极体，正极与负极隔着分隔件而被卷绕；电解质；有底圆筒状的外装罐，收纳所述电极体及所述电解质；以及封口体，将所述外装罐的开口部封堵，
所述封口体具有：爆破板，形成环状的薄壁部；以及环状的绝缘板，与所述薄壁部对置地配置于所述爆破板的内表面侧，
所述爆破板包括由所述薄壁部包围的阀部，
所述阀部包括朝向所述爆破板的径向外侧延伸突出、以使得覆盖所述绝缘板的内表面的至少内周部的卡止部。
2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其中，
所述卡止部的前端位置位于比所述薄壁部更靠所述爆破板的径向外侧的位置。
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