CN118040187A - 电池 - Google Patents
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Abstract
一种电池,具备:电池罐,具有筒部、封闭筒部的一个端部的底壁以及与筒部的另一个端部连续的开口缘;电极体,收纳于筒部;以及封口体,固定于所述开口缘,以使对开口缘的开口进行封口,封口体具有:封口板;以及配置于封口板的周缘部的垫圈,垫圈具有:内侧环部,配置于周缘部的电极体侧;外侧环部,配置于周缘部的与电极体相反侧;以及侧壁部,覆盖周缘部的端面,封口板和垫圈通过一体成型而相互紧贴。该电池还具备:导电性的帽,覆盖开口缘的至少一部分并且与开口缘电连接,且与封口板电绝缘,帽与电池罐的所述开口缘焊接,在电池罐的径向上,电池罐的沿径向延伸的部分以从帽的沿径向延伸的部分向电池罐的高度方向远离的方式延伸。
Description
本申请为专利申请案(申请日2019年03月27日,国际申请号PCT/JP2019/013451,于2020年09月29日进入中国国家阶段,中国国家阶段申请号201980023776.6,发明名称为“电池”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及具备电极体和收纳电极体的电池罐的电池。
背景技术
作为将电极体收纳于电池罐后将电池罐的开口封口的方法,如专利文献1所示,通过在电池壳体(电池罐)形成槽后,在电池壳体的开口部插入垫圈以及封口板,在用垫圈覆盖封口板的外周缘部的状态下,从电池壳体的槽向内侧紧同之前的部分,由此进行。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-105933号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在专利文献1所记载的封口方法中,由于将垫圈与封口板组合而形成封口体,因此需要考虑在封口工序中产生的组装公差。例如,在用垫圈覆盖封口板的周缘部时以及将垫圈覆盖封口板的周缘部后,在按压周缘部和垫圈来使其紧贴时,容易在与周缘部接触的垫圈的位置产生偏差。因此,需要考虑偏差来设计封口板以及垫圈的形状、尺寸等。
用于解决课题的手段
本发明的一方面涉及一种电池,具备:具备:电池罐,具有筒部、封闭所述筒部的一个端部的底壁以及与所述筒部的另一个端部连续的开口缘;电极体,收纳于所述筒部;以及封口体,固定于所述开口缘,以使对所述开口缘的开口进行封口,所述封口体具有:封口板以及配置于所述封口板的周缘部的垫圈,所述垫圈具有:内侧环部,配置于所述周缘部的所述电极体侧;外侧环部,配置于所述周缘部的与所述电极体相反侧;以及侧壁部,覆盖所述周缘部的端面,所述封口板和所述垫圈通过一体成型而相互紧贴。
发明效果
根据本发明,由于在电池的封口工序中产生的组装公差降低,因此电池设计的自由度增加。
虽然将本发明的新的特征记述在所附的权利要求中,但本发明关于结构以及内容这两者,通过与本发明的其他目的以及特征一并对照附图而得到的以下的详细的说明,能够进一步地理解。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的电池的主要部位的纵剖面示意图。
图2在该电池中,是表示电池罐的外观的立体图。
图3是表示在该电池中使用的封口体的截面形状的剖视图。
图4是本发明的另一实施方式所涉及的电池的纵剖面示意图。
图5A是示意性地表示本发明的另一实施方式所涉及的帽的立体图。
图5B从与图5A的相反侧观察图5A所示的帽的立体图。
图6A是本发明的又一实施方式所涉及的电池的纵剖面示意图。
图6B是放大图6A所示的电池的主要部位的纵剖面示意图。
图6C是图6A所示的电池的立体图。
附图标记说明
10A、10B、10C:电池
100A、100B、100C:电池罐
110A、110B、110C:开口缘
110E:端部
110S:锥形区域
110T:端面
111:突起部
120A、120B、120C:筒部
130A、130B、130C:底壁
140:缩径部
141a:第1缩径部
141b:第2缩径部
200:电极体
210:引线
300A、300B、300C:封口体
300X:第1主面
300Y:第2主面
300Z:侧面
310A、310B、310C:封口板
311T:端面
3111:凹槽
311A、311B、311C:周缘部
312A、312B、312C:中央区域
313A、313B、313C:薄壁部
314:凹部
320A、320B、320C:垫圈
321A、321B、321C:外侧环部
322A、322B、322C:内侧环部
323A、323B、323C:侧壁部
3231:凹部
324:突起部
400:帽
401:第1部分
402:第2部分
403:切口
410:接合材料
501:第1外部引线
502:第2外部引线。
具体实施方式
本实施方式所涉及的电池具备:电池罐,具有筒部、将筒部的一方的端部封闭的底壁以及与筒部的另一方的端部连续的开口缘;电极体,收纳于筒部;以及封口体,固定于所述开口缘,来对开口缘的开口进行封口。封口体具有封口板和配置在封口板的周缘部的垫圈。而且,封口板和垫圈通过一体成型而相互紧贴。
以下,将从封口体朝向电极体的方向设为下方,将从电极体朝向封口体的方向设为上方。通常,在使电池罐以底部朝下地直立时,与朝向开口缘的筒部的轴平行的方向为上方。
以往,作为对电池罐的开口缘进行封口的方法,在开口缘与筒部之间设置内径比开口缘以及筒部小的缩径部之后,在缩径部上隔着垫圈配置封口板,从上下方对金属罐的开口缘进行按压并进行铆接加工,以使夹入垫圈以及封口板。然而,在该方法中,难以使与封口板的周缘部接触的垫圈内的接触位置恒定,接触位置容易在上下方上偏移。因此,根据开口缘的周向的位置,而易于在与封口板的周缘部接触的垫圈内的接触位置产生偏差。作为偏差的结果,在从上侧观察封口后的电池的情况下,在比周缘部更靠上侧的位置与封口板接触的垫圈(外侧环部)的内周轮廓的形状不是圆,外侧环部的形状容易成为因周向的位置而宽度不同的扭曲环状。
特别是,在为了确保绝缘性而希望使外侧环部的宽度较长的情况下,若进行铆接加工,以使在垫圈内,使比与封口板的周缘部的接触位置靠上方的区域较大,则外侧环部的形状成为起伏形状那样的扭曲环形状,容易损害美观。此外,在外侧环部容易产生褶皱。
垫圈具有使电池罐的开口缘与封口板绝缘的作用。然而,若外侧环部的宽度较短,则难以确保电池罐的开口缘与封口板的绝缘。在外侧环部的形状为扭曲环状的情况下,由于外侧环部的宽度根据周向的位置而不同,因此在外侧环部的宽度较长的部分能够确保开口缘与封口板的绝缘,但也可能会产生在外侧环部的宽度较短的部分无法确保绝缘的情况。
与此相对,在本实施方式中,使用将封口板和垫圈一体成型的封口体。作为一体成型的方法,能够使用嵌件成型。由此,外侧环部的宽度的偏差被抑制,能够在开口缘的整周上确保电池罐的开口缘与封口板的绝缘。也能够容易地扩大外侧环部的宽度,延长开口缘与封口板的绝缘距离。
在将封口板和垫圈一体成型的封口体中,封口板以及垫圈的形状没有限定,能够设计为任意的形状。垫圈具有:内侧环部,配置在封口板的周缘部的电极体侧(内侧);外侧环部,配置在封口板的周缘部的与电极体相反侧(外侧);以及侧壁部,覆盖封口板的周缘部的端面。在以往的封口方法中,内侧环部被向上方压缩,外侧环部被向下方压缩,确保垫圈与封口板的紧贴。内侧环部、外侧环部以及侧壁部的形状没有限定,能够设计为任意的形状。
例如,外侧环部的内周轮廓的形状除了圆以外,还能够设计为正多边形、起伏的曲线等任意的具有旋转对称性和/或面对称性的形状,此外,能够设计为具备与集电引线等其他部件的嵌合功能的形状。此外,也容易在外侧环部或者内侧环部的特定位置设置使封口板露出的开口或者凹凸,或将外侧环部的规定位置厚膜化。
作为封口板的结构,为了设置防爆功能,存在在周缘部与中央部之间的环状区域设置厚度薄的薄壁部。在这种情况下,若电池的内压升至阈值以上,则构造上强度弱的薄壁部选择性地断裂,由此薄壁部作为防爆阀发挥作用。另一方面,由于薄壁部的构造的强度降低,因此对于来自外部的冲击脆,容易受到来自外部的腐蚀的影响。然而,通过设计外侧环部的形状,以使覆盖薄壁部的至少一部分,能够利用外侧环部保护薄壁部免受外部的冲击、腐蚀。外侧环部可以覆盖薄壁部的面积的20%以上,也可以覆盖100%。
在以往的封口方法中,如上所述,在与封口板的周缘部接触的垫圈内的接触位置产生偏差,因此,根据周向的位置,可能产生薄壁部不被外侧环部覆盖的情况。另一方面,若考虑接触位置的偏差而将外侧环部的宽度设定得较大,以使薄壁部遍及开口缘的整周被外侧环部覆盖一定面积以上,则根据周向的位置,还会产生外侧环部堵塞封口板的中央部的情况。因此,使外侧环部向筒的内侧方向延伸,以使薄壁部被外侧环部覆盖,这对于封口板和垫圈使用不同的构件的以往的封口方法是困难的。然而,通过使用将封口板和垫圈一体成型的封口体,能够抑制上述问题的产生。
另一方面,在隔着金属罐的开口缘按压一体成型的封口体并进行铆接加工的情况下,在按压时,向垫圈施加朝向径向(朝向筒部的轴的方向)的拉伸应力。其结果是,有时在垫圈的外侧环部或者内侧环部产生破裂,或在外侧环部或者内侧环部与封口板的边界面紧贴剥离。特别是在外侧环部产生破裂、剥离时,存在开口缘与封口板的绝缘变得不充分的情况、或来自外部的冲击、腐蚀的保护变得不充分的情况。
在铆接加工中,为了抑制外侧环部的破裂、剥离,外侧环部也可以具有向与电极体的相反侧(上方)突出的突起部。突起部在铆接加工中被向下方压缩。通过将突起部压缩,抑制了拉伸应力传递到比突起部更靠内周侧的位置,在位于比突起部更靠内周侧的外侧环部中抑制了破裂、剥离的产生。
为了提高垫圈与封口板的紧贴性,也可以在周缘部的与外侧环部的对置面和/或与内侧环部的对置面的至少一方具有朝向封口板的厚度方向的凹部。能够提高垫圈与封口板接触的表面积,提高紧贴性。此外,对于在铆接加工时施加的拉伸应力,能够抑制外侧环部或者内侧环部的剥离。
另外,本实施方式的封口体不限于通过以往的封口方法设置有缩径部的电池,在采用不设置缩径部的封口方法的情况下也能够优选使用。通过将封口板和垫圈一体成型,能够将封口体作为一个部件进行处理,电池的制造变得容易。
作为不设置缩径部的封口方法,例如,可以举出将垫圈的侧壁部经由电池罐的开口缘向开口的径向(朝向筒部的轴的方向)横向按压的方法。具体地说,通过在开口缘设置对封口板的周缘部的端面按压垫圈的按压部,通过按压,垫圈在封口板的周缘部的端面与开口缘之间沿开口的径向被压缩,能够利用垫圈的回弹力确保封口体与开口缘之间的密闭性。
以下,参照附图对本发明的实施方式所涉及的电池进行具体说明,但本发明并不限定于此。
[第1实施方式]
图1是本实施方式所涉及的电池10A的主要部位的纵剖面示意图,图2是该电池的立体图。电池10A具有圆筒型,具备圆筒型的有底的电池罐100A、收纳于罐内的圆筒型的电极体200以及将电池罐100A的开口封口的封口体300A。
电池罐100A具有:筒部120A,收纳电极体200;底壁130A,封闭筒部120A的一个端部;以及开口缘110A,与筒部120A的另一端部连续。开口缘110A的开口被封口体300A封闭。
封口体300A具有封口板310A和配置在封口板310A的周缘部311A的垫圈320A。封口板310A为圆盘状或盘状,具有防爆功能。具体地说,封口板310A具备:用于确保构造的强度的厚壁的周缘部311A以及中央区域312A;和发挥防爆功能的薄壁部313A。薄壁部313A设置于周缘部311A与中央区域312A之间的区域。在中央区域312A的内侧面连接有从构成电极体200的正极或者负极导出的引线210的端部。因此,封口板310A具有一方的端子功能。
若电池罐100A的内压上升,则封口板310A朝向外侧隆起,例如在周缘部311A与薄壁部313A的边界部集中由张力引起的应力,从该边界部产生断裂。其结果,电池罐100A的内压被开放,确保电池10A的安全性。
垫圈320A具有:外侧环部321A以及内侧环部322A;和将外侧环部321A和内侧环部322A连起来的侧壁部323A。封口板310A的周缘部311A的端面311T被侧壁部323A覆盖。
外侧环部321A、内侧环部322A以及侧壁部323A是一体化的成型体。垫圈320A例如能够通过嵌件成型与封口板310A一体成型。
外侧环部321A朝向比内侧环部322A更靠径向的内侧延伸。外侧环部32lA覆盖封口板310A的薄壁部313A的至少一部分。由此,外侧环部321A保护薄壁部313A不受来自外部的冲击、腐蚀,能够增大开口缘110A与封口板310A之间的绝缘距离。
在电池罐100A的筒部120A与开口缘110A之间设置有内径比开口缘110A的筒部分的内径以及筒部120A的内径小的缩径部140。即,开口缘110A经由缩径部140与筒部120A连续。缩径部140由内径从筒部120A连续减少的第1缩径部141a、和内径从开口缘110A连续地减少且在内径成为极小的位置与第1缩径部141a连续的第2缩径部141b构成。垫圈的内侧环部322A与第2缩径部141b接触。
开口缘110A的一个端部与第2缩径部141b连续。开口缘110A的另一方的端部110E构成开放端,向内侧弯折而与外侧环部321A接触。
内侧环部322A经由第2缩径部141b而向上方被压缩,外侧环部321A经由开口缘110A的另一个端部110E而向下方被压缩,由此利用垫圈的回弹力将封口体与开口缘之间密闭。
图3是表示用封口体300A对电池罐100A进行封口而构成电池10A之前的作为一构件的封口体300A的结构的一例的示意性地剖视图。如上所述,封口体300A具有封口板310A和垫圈320A。在垫圈320A的外侧环部321A设置有向上方突出的突起部324。
突起部324在电池罐的封口时,在铆接加工中被向下方压缩,因此在图1中未示出其存在。然而,在铆接加工中,通过对突起部324进行压缩,能够抑制拉伸应力传递至比突起部324更靠内周侧的外侧环部321A。其结果,能够抑制外侧环部的破裂、剥离的产生。
此外,在封口板310A中,凹部314设置于周缘部311A的与外侧环部321A对置的对置面以及与内侧环部322A对置的对置面。
凹部314具有如下作用:例如在将垫圈320A在封口板310A上一体成型而形成封口体的情况下,提高垫圈320A与封口板310A的接触面积,提高垫圈320A与封口板310A的紧贴性。此外,对于在铆接加工时施加的拉伸应力,能够抑制外侧环部或者内侧环部的剥离。
凹部314的凹陷的方向也可以从封口板的厚度方向倾斜(参照图3)。由此,凹部314构成钩,提高垫圈320A与封口板310A的紧贴性,抑制因输送、组装时的冲击等而使垫圈320A从封口板310A剥离。
内侧环部的宽度W1以及外侧环部的宽度W2均遍及封口体的整周而恒定,可以为W2>W1。
[第2实施方式]
也可以还具备:覆盖开口缘的至少一部分并且与开口缘电连接、且与封口板电绝缘的导电性的帽。由此,能够减小电池的布线所需的空间。
在以往结构的电池中,通常,电池罐作为一方的外部端子发挥功能,封口体作为另一方的外部端子发挥功能。而且,与电池罐相同电位的电极从电池罐的底部集电。另一方面,与封口体相同电位的电极从与电池罐的底部对置地配置的封口体集电。即,在将外部引线分别与各电极连接的情况下,一方的外部引线从电池的下表面导出,另一方的外部引线从电池的上表面导出。因此,在电池的上下方上需要用于布线的空间。
在本实施方式的电池中,封口体作为电池的一个电极(例如,正极)的外部端子发挥功能。封口体具有朝向电池罐的内侧的第1主面、与第1主面相反侧的第2主面、以及将第1主面和所述第2主面连起来的侧面。另一方面,与电池罐连接的帽配置在开口缘侧,作为电池的另一个电极(例如,负极)的外部端子发挥功能。因此,能够使两个电极均从封口体的附近(例如,第2主面侧)集电。因此,用于对与各外部端子连接的引线进行布线的空间(布线空间)存在于封口体侧即可,布线空间被省空间化。而且,帽是与电池罐分体的电池的附属部件。因此,帽能够成形为与电池的用途、形状相应的形状。因此,不管电池(电池罐)的形状怎样都能应用本实施方式。
帽也可以具有经由电池罐的开口缘覆盖封口体的侧面的至少一部分的第1部分。由此,与电池罐的接触面积变大,集电性提高。此外,帽也可以具有覆盖封口体的第2主面的外周缘的至少一部分的第2部分。由此,双方的电极都容易从封口体的第2主面侧进行集电。也可以电池罐的开口缘介于第2部分与封口体的第2主面之间而存在。
帽也可以具有第1部分以及第2部分这两者。即,将沿着帽的电池罐的轴向(以下,也称为Z方向)的截面也可以是大致L字形状。由此,帽被牢固地固定于电池罐,并且与电池罐的接触面积变大,集电性提高。进而,利用帽保护电池的第2主面侧的边缘。
在帽具备环状的第1部分的情况下,在无负载状态下,也可以使第1部分的最小的内径比开口缘的被帽覆盖的部分的最大的外径小。通过将电池压入并嵌入这样的帽,帽更牢固地固定于电池。
帽也可以焊接于电池罐的开口缘。由此,帽更牢固地固定于电池,并且电阻变低而使集电性提高。焊接的方法没有特别限定,只要根据帽以及开口缘的材质适当选择即可。作为焊接方法,例如可举出激光焊接、电阻焊接等。作为焊接以外的方法,例如,也可以在帽的内侧实施螺纹加工,并且在电池罐的连接部实施螺纹加工,以使与帽的螺纹对应。通过使双方的螺钉嵌合,能够将帽固定于电池罐。螺纹加工也可以仅对帽以及电池罐中的任一方实施。在该情况下,也将帽固定于电池罐。
在开口缘的端面配置在封口体的侧面上的情况下,即,在电池罐的开口缘不覆盖封口体的第2主面的情况下,帽特别有用。通常,在这种情况下,无法使双方的电极从封口体的第2主面侧进行集电。但是,通过使用与电池罐电连接的帽,无论电池罐的开口缘的形态如何,都能够使双方的电极从封口体的第2主面侧进行集电。
在开口缘的端面配置于封口体的侧面上的情况下,优选在电池罐的高度方向上,与封口体接触的最低位置处的开口缘的外径比筒部的外径小。由此,能够将帽的厚度设计成使帽的外径与筒部的外径大致相同。即,即使在帽嵌合于电池罐的状态下,也能够减小电池的直径在轴向上的变化。
以下,参照附图对本发明的实施方式所涉及的电池、且具备帽的情况进行具体说明。然而,本发明并不限定于此。
图4是本实施方式所涉及的电池10B的纵剖面示意图。图5A是示意性地表示本实施方式所涉及的帽的立体图。图5B是从与图5A相反的一侧观察该帽的立体图。
电池10B是圆筒型,具备:圆筒型的有底的电池罐100B;收纳于电池罐100B的圆筒型的电极体200;将电池罐100B的开口封口的封口体300B;以及与电池罐100B电连接并且与封口体300B电绝缘的导电性且环状的帽400。
电池罐100B具有收纳电极体200的筒部120B、封闭筒部120B的一个端部的底壁130B、以及与筒部120B的另一个端部连续的开口缘110B。开口缘110B的开口被封口体300B堵塞。
封口体300B具备朝向电池罐100B的内侧的第1主面300X、与第1主面300X的相反的一侧的第2主面300Y、以及将第1主面300X与第2主面300Y连起来的侧面300Z。开口缘110B的端面110T位于封口体300的第2主面300Y上,开口缘110B的一部分覆盖第2主面300Y的外周缘。
封口体300B还具有封口板310B和配置在封口板310B的周缘部311B的垫圈320B。封口板310B为圆盘状或盘状,具有防爆功能。具体地说,封口板310B具备用于确保构造的强度的厚壁的周缘部311B以及中央区域312B、和发挥防爆功能的薄壁部313B。薄壁部313B设置于周缘部311B与中央区域312B之间的环状区域。在中央区域312B的内侧面连接有从构成电极体200的正极或者负极导出的内部引线210的端部。因此,封口板310B具有一方的端子功能。其中,封口体300B的形状并不限定于此。
若电池罐100B的内压上升,则封口板310B朝向外侧隆起,例如在周缘部311B与薄壁部313B的边界部集中由张力引起的应力,从该边界部产生断裂。其结果,电池罐100B的内压被开放,确保电池10B的安全性。
帽400具有:经由电池罐100B的开口缘110B覆盖封口体300B的侧面300Z的第1部分401;和覆盖封口体300B的第2主面300Y的外周缘的第2部分402。
在不妨碍防爆功能这一点上,帽400的第2部分402优选不覆盖薄壁部313B,更优选不覆盖周缘部311B与薄壁部313B的边界部。第2部分402例如仅覆盖周缘部311B的一部分。
帽400具有导电性,并且具有与电池罐100B相同的极性。因此,帽400能够具有极性与封口体300B(封口板310B)不同的另一方端子功能。因此,能够使电池10B的两方的电极均从封口体300B的第2主面300Y侧进行集电。即,无论电池罐100B的开口边缘110B的形态如何,都能够从第2主面300Y侧导出各外部引线。帽400与封口板310B例如通过垫圈320B而被绝缘。另外,在图5中,例示了在帽400的第2部分402连接有第1外部引线501、在封口板310B的中央区域312B的外侧面连接有第2外部引线502的状态。
在无负载状态下,帽400的第1部分401的最小的内径D401(参照图5B)小于开口缘110B的被第1部分401覆盖的部分的最大的外径D110。电池10B被压入帽400,帽400被固定于电池10B。从固定性的观点出发,内径D401/外径D110可以为0.99以下,也可以为0.98以下。另一方面,在容易压入这一点上,内径D401/外径D110优选为0.9以上。
也可以在帽400的第1部分401设置1个以上的切口403。
帽400焊接于开口缘110B。优选的是,第1部分401焊接于开口缘110B。
[第3实施方式]
图6A是具备帽400的本实施方式所涉及的电池10C的纵剖面示意图。图6B是将图6A所示的电池的主要部位放大后的纵剖面示意图。图6C是图6A所示的电池的立体图。
电池罐100C的开口缘110C的端面110T位于封口体300C的侧面300Z上,开口缘110C不覆盖封口体300C的第2主面300Y的外周缘。
通过使用帽400,即使在开口缘110C未覆盖第2主面300Y的情况下,也能够使两方的电极从封口体300C的附近、进而从第2主面300Y侧进行集电。也可以使导电性的接合材料410介于帽400的第1部分401与开口缘110C的外表面之间而存在。
在电池罐100C的高度方向上,与封口体300C接触的最低位置处的电池罐100C的开口缘110C的外径可以比筒部120C的外径小。例如,开口缘110C也可以在与筒部120C的边界具备使筒部120C的外径变小的锥形区域110S(参照图6B)。锥形区域110S例如与Z方向形成不足45°的角度。
在这种情况下,能够将帽400的厚度设计成使帽400的外径与筒部120C的外径实质上相同。由此,能够减小电池10C的直径在Z方向上的变化。帽400的外径或最大外径与筒部120C的外径或最大外径之差例如只要为筒部120C的外径的20%以下即可,可以为10%以下,也可以为5%以下、2%以下或1%以下。
在帽400的第1部分401覆盖锥形区域110S的至少一部分的情况下,在锥形区域110S中,将帽400和开口缘110C进行焊接即可。定位变得容易,并且能够抑制垫圈320C的热引起的劣化。
在本实施方式中,优选开口缘110C的至少一部分将垫圈320C的侧壁部323C对封口板310C的周缘部311C的端面311T按压,将侧壁部323C沿开口的径向压缩。由此,容易确保电池罐100C的开口缘110C与封口体300C之间的密闭性。例如,开口缘110C将垫圈320C不是向Z方向而是向与Z方向垂直的方向(以下,也称为XY方向)按压。在这种情况下,若将开口缘110C按压垫圈320C的力分解为Z方向和XY方向,则XY方向的矢量具有比Z方向的矢量大的标量。
以下,对适于开口缘110C向XY方向按压垫圈320C的情况的封口板310C、垫圈320C以及开口缘110C进行说明。其他结构可以与第2实施方式相同。
垫圈320C具有:外侧环部321C以及内侧环部322C;以及将外侧环部321C和内侧环部322C连起来的侧壁部323C。封口板310C的周缘部311C的端面311T被侧壁部323C覆盖。通过外侧环部321C和内侧环部322C将封口板310C的周缘部311C夹入,从而将垫圈320C固定于封口板310C。
在电池10C的电池罐100C的高度方向上,与垫圈320C的内侧环部322C接触的最低位置处的电池罐100C的开口缘110C的外径比筒部120C的外径小。此外,外侧环部321C比开口缘110C的端面110T更向电池罐100C的轴向(Z方向)突出。在该情况下,帽400也是有用的。通常,在该情况下,垫圈320C成为障碍,难以使双方的电极从封口体300C的第2主面300Y侧进行集电。但是,通过使用帽400,能够容易地使两方的电极从第2主面300Y侧进行集电。
外侧环部321C、内侧环部322C以及侧壁部323C是一体化的成型体。垫圈320C例如能够通过嵌件成型而与封口板310C一体成型。根据一体成型,容易实现封口板310C与垫圈320C相互紧贴的状态。通过将封口板310C与垫圈320C一体成型,能够将封口体300C作为一个部件进行处理,电池10C的制造变得容易。
在图6A中,在开口缘110C的内侧沿着开口的周向形成有缩径的突起部111。该突起部111将侧壁部323C对端面311T按压。在垫圈320C的侧壁部323C,也可以在与突起部111对应的位置预先设置凹部3231。通过在垫圈320C设置凹部3231,能够抑制侧壁部323C被压缩时的垫圈320C的过度变形。
突起部111可以沿着开口的周向间歇地形成多个,也可以沿着开口的周向连续地形成。连续地形成的突起部111能够形成沿着开口的周向的环状的槽部。突起部111能够将垫圈320C或其侧壁部323C朝向封口板310C的周缘部311C的端面311T更强地按压。因此,能够更可靠地确保封口体300C与开口缘110C之间的密闭性。在间歇地形成多个突起部111的情况下,优选在相对于开口的中心在角度上等价的位置设置多个(至少2个部位,优选为4个部位以上)的突起部111。
在电池罐100C的高度方向上,突起部111的位置与端面311T的中心位置实质上相同。由此,能够抑制封口板310C与垫圈320C的变形。此外,施加于垫圈320C或其侧壁部的压力也不易偏倚。因此,能够容易地抑制垫圈320C的变形,并且能够提高垫圈320C的压缩率,能够更显著地确保封口体300C与开口缘110C之间的密闭性。
在此,突起部111的位置与封口板310C的端面311T的中心位置实质上相同是指,在电池罐100C的高度方向上,突起部111的位置与封口板310C的端面311T的中心位置的偏移量为电池罐100C的高度H的4%以下。
在周缘部311C的端面311T的中心位置形成有凹槽3111,以使与开口缘110C所具有的突起部111对应。在电池罐100C的高度方向上,凹槽3111的中心位置与突起部111的位置的偏移量只要为电池罐100C的高度H的4%以下即可。
根据上述结构,无需为了密闭电池罐内而沿Z方向按压垫圈。因此,电池罐100C也可以不具有图1以及图4所示的介入垫圈与电极体之间的缩径部。在这种情况下,封口体300C与电极体200的最短距离例如能够设为2mm以下,优选设为1.5mm以下,进而设为1mm以下。
电池罐100A、100B以及100C的材质没有特别限定,能够可以例示出铁、和/或铁合金(包括不锈钢)、铜、铝、铝合金(微量含有锰、铜等的其他金属的合金等)等。帽400的材质也没有特别限定,能够例示与电池罐100A、100B相同的材质。
垫圈320A、320B以及320C的材质没有限定,例如,作为容易一体成型的材料,能够使用聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)等。
接下来,以锂离子二次电池为例,例示性地说明电极体200的结构。
圆筒型的电极体200是卷绕型,构成为将正极和负极隔着隔板卷绕成涡旋状。在正极以及负极中的一个连接有引线210。引线210通过焊接等与封口板的中央区域的内侧面连接。在正极以及负极中的另一个连接有另一引线,另一引线通过焊接等连接到电池罐的内表面。
(负极)
负极具有带状的负极集电体和形成于负极集电体的两面的负极活性物质层。负极集电体使用金属膜、金属箔等。负极集电体的材料优选为选自包含铜、镍、钛以及这些的合金以及不锈钢的组中的至少1种。负极集电体的厚度例如为5~30μm。
负极活性物质层包括负极活性物质,根据需要包括粘结剂和导电剂。负极活性物质层也可以是通过气相法(例如蒸镀)形成的沉积膜。作为负极活性物质,可举出Li金属、与Li进行电化学反应的金属或合金、碳材料(例如石墨)、硅合金、硅氧化物、金属氧化物(例如钛酸锂)等。负极活性物质层的厚度例如优选为1~300μm。
(正极)
正极具有带状的正极集电体和形成于正极集电体的两面的正极活性物质层。正极集电体使用金属膜、金属箔(不锈钢箔、铝箔或铝合金箔)等。
正极活性物质层包括正极活性物质以及粘结剂,根据需要包括导电剂。正极活性物质没有特别限定,能够使用LiCoO2、LiNiO2那样的含锂复合氧化物。正极活性物质层的厚度例如优选为1~300μm。
各活性物质层中所包括的导电剂使用石墨、碳黑等。导电剂的量相对于活性物质100质量份例如为0~20质量份。活性物质层中所包括的粘结剂使用氟树脂、丙烯酸树脂、橡胶粒子等。粘结剂的量相对于活性物质100质量份例如为0.5~15质量份。
(隔板)
作为隔板,优选使用树脂制的微多孔膜、无纺布。作为隔板的材料(树脂),优选聚烯烃、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺等。隔板的厚度例如为8~30μm。
(电解质)
电解质可以使用溶解有锂盐的非水溶媒。作为锂盐,可举出LiClO4,LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、酰亚胺盐类等。作为非水溶媒,可举出碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯等链状碳酸酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯等环状羧酸酯等。
上述,以锂离子二次电池为例进行了说明,但本发明无论是一次电池还是二次电池,都能够在使用封口体进行电池罐的封口的电池中利用。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电池能够用于各种罐型的电池,例如适合用作便携设备、混合动力汽车、电动汽车等的电源。
对本发明的当前时刻的优选的实施方式进行了说明,但并不是限定性地解释这样的公开。通过阅读上述公开,本发明所属的技术领域中的本领域技术人员能够无疑地进行各种变形以及改变。因此,所附权利要求的范围应解释为在不脱离本发明的实际的精神以及范围的情况下,包含所有的变形以及改变。
Claims (12)
1.一种电池,具备:
电池罐,具有筒部、封闭所述筒部的一个端部的底壁以及与所述筒部的另一个端部连续的开口缘;
电极体,收纳于所述筒部;以及
封口体,固定于所述开口缘,以使对所述开口缘的开口进行封口,
所述封口体具有:封口板;以及配置于所述封口板的周缘部的垫圈,
所述垫圈具有:内侧环部,配置于所述周缘部的所述电极体侧;外侧环部,配置于所述周缘部的与所述电极体相反侧;以及侧壁部,覆盖所述周缘部的端面,
所述电池还具备:导电性的帽,覆盖所述开口缘的至少一部分并且与所述开口缘电连接,且与所述封口板电绝缘,
所述帽与所述电池罐的所述开口缘焊接,
在所述电池罐的径向上,所述帽具有沿径向延伸的部分,
在所述电池罐的径向上,所述电池罐的开口缘具有沿径向延伸的部分,
所述电池罐的沿所述径向延伸的部分以从所述帽的沿所述径向延伸的部分向所述电池罐的高度方向远离的方式延伸。
2.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述封口板在所述周缘部与中央部之间的区域中设置有厚度比所述周缘部以及所述中央部薄的薄壁部,
所述外侧环部覆盖所述薄壁部的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述外侧环部的内周轮廓的形状具有旋转对称性和/或面对称性。
4.根据权利要求1所述的电池,其中,
所述外侧环部具有向与所述电极体相反侧突出的突起部,所述突起部被所述开口缘向所述筒部的轴向压缩。
5.根据权利要求1所述的电池,其中,
在所述周缘部的与所述外侧环部的对置面和/或与所述内侧环部的对置面的至少一个具有朝向所述封口板的厚度方向的凹部,
所述外侧环部或者所述内侧环部填埋在所述凹部内的空间。
6.根据权利要求1所述的电池,其中,
电池罐在所述开口缘与所述筒部之间具有内径比所述开口缘的内径以及所述筒部的内径小的缩径部。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的电池,其中,
所述封口体具有:朝向所述电池罐的内侧的第1主面;与所述第1主面相反侧的第2主面;以及将所述第1主面和所述第2主面连起来的侧面。
8.根据权利要求7所述的电池,其中,
所述帽具有经由所述电池罐的所述开口缘覆盖所述封口体的所述侧面的至少一部分的第1部分。
9.根据权利要求7所述的电池,其中,
所述帽具有覆盖所述封口体的所述第2主面的外周缘的至少一部分的第2部分。
10.根据权利要求8所述的电池,其中,
所述帽的所述第1部分是环状,
在无负载状态下,所述帽的所述第1部分的最小的内径比所述电池罐的所述开口缘的被所述帽覆盖的部分的最大的外径小。
11.根据权利要求7所述的电池,其中,
所述开口缘的端面配置于所述封口体的所述侧面上。
12.根据权利要求11所述的电池,其中,
在所述电池罐的高度方向上,与所述封口体接触的最低位置处的所述开口缘的外径比所述筒部的外径小。
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