CN1533615A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

在封堵有底筒体开口部分的电池罐内部装有电极体，在该电极体的端部设置集电板(50)的二次电池中，集电板(50)上放射状地形成多条的凸部(52)，这些的凸部(52)与电极体的端缘接合，与同时在该集电板(50)与有底筒体的底面的接合面上，形成按设定的闭合环形轨道环绕该接合面外面的平坦区域(R)，从有底筒体的外侧沿着平坦区域(R)对集电板(50)与有底筒体的接合部分实施激光焊接。因此，可以获得高的集电性能，同时在制造过程中将集电板焊接在有底筒体的底面上时不用担心该筒体产生孔。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及通过集电板可以把装在圆筒状电池罐内的电极体产生的电力输送到外部的二次电池。
技术领域
二次电池(蓄电池)构成例如如图11所示，把卷绕电极体(2)装在电池罐(1)的内部。电池罐(1)是利用绝缘部件(12)把盖体(11)固定在有底筒体(15)的开口部位上，盖体(11)上安装有内藏安全阀(14)的正极端子(18)、由该正极端子(18)构成正极端子部分(13)。此外，由有底筒体(15)的底部构成负极端子部分(17)。
卷绕电极体(2)由分别带状的正极(21)、隔离片(22)及负极(23)构成。正极(21)及负极(23)分别沿横向错开重合在隔离片(22)上而卷绕成涡卷状。因此，卷绕电极体(2)的卷轴方向的两端部内、在一方的端部由隔离片(22)的端缘向外突出正极(21)的端缘、同时在另一方的端部也由隔离片(22)的端缘向外突出负极(23)的端缘。在卷绕电极体(2)的两端部设置集电板(9)(16)、与正极(21)或负极(23)的端缘焊接。
与正极(21)的端缘接合的集电板(9)，在圆板状的平板部件(93)上突出设带状的引出(导线)部件(91)而形成、该引出部件(91)的顶端部分与盖体(11)相焊接。另外，与负极(23)的端缘接合的集电板(16)，设置在形成圆板状有底筒体(15)的底面上与该底面焊接。这样，可以将卷绕电极体(2)产生的电力从正极端子部分(13)与负极端子部分(17)向外部输送。
然而，为了提高这种二次电池的输出功率，必须尽量使卷绕电极体(2)产生的电力输送到外部时电路的电阻、即内部电阻小。尤其是作为电动汽车用电源等使用的非水电解液二次电池，为了成为高容量同时获得高输出功率则必须尽量降低内部电阻。
然而，具有图11所示集电构造的二次电池，由于构成卷绕电极体(2)的正极(21)及负极(23)的芯体端缘的面积小，因此该芯体端缘与集电板之间的接触面积小、故存在电池的内部电阻增大的问题。
因此申请人为了谋求内部电阻的降低，设计了图6所示的集电结构(参照日本公开特许公报2001-256952号)。如图6所示，应设置在卷绕电极体(4)的正极侧的集电板(5)具有平板状主体(51)、在该平板状主体(51)上开设中央孔(54)。以中央孔(54)为中心放射状地伸出多条圆弧状凸部(52)与平板状主体(51)一体成型在卷绕电极体(4)侧突出。此外，平板状主体(51)上邻接的圆弧状凸部(52)(52)之间分别形成多条切起片(53)在卷绕电极体(4)侧突出。另外，在平板状主体(51)的端部一体形成长条形的引出部(55)。而且，拟设置在卷绕电极体(4)的负极侧的集电板(50)也有同样的构造。
在有上述集电构造的二次电池的制造过程中，如图7及图9所示，把正极侧的集电板(5)压合在卷绕电极体(4)端部所形成的芯体端缘(48)上。因此如图8所示，集电板(5)的圆弧状凸部(52)咬入卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)、在圆弧状凸部(52)与芯体端缘(48)之间形成圆筒面构成的接合面。此外，如图10所示集电板(5)的切起片(53)深深咬入卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)，与芯体端缘(48)进行压接。
如图8中箭头所示，在该状态下朝集电板(5)的圆弧状凸部(52)的内周面照射激光束进行激光焊接。结果集电板(5)的圆弧状凸部(52)与卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)以大的接触面积彼此接合，同时维持图10所示的切起片(53)与芯体端缘(48)之间的压接状态，在卷绕电极体(4)上焊接负极侧的集电板(50)也同样。
根据上述二次电池，集电板(5)(50)由于在各圆弧状凸部(52)与芯体端缘(48)的焊接部分以大接触面积与芯体端缘(48)接合、同时在该焊接部分以外的区域各切起片(53)咬入芯体端缘(48)。可以获得良好的接触状态，因此集电板(5)与卷绕电极体(4)之间的接触电阻小。而且，由于利用集电板(5)上所形成的多条切起片(53)从芯体端缘(48)的整个区域进行集电，因此可以获得高的集电性能。
而，有上述集电构造的二次电池采用在有底筒体(15)的底部设置负极侧的集电板(50)的状态下，从有底筒体(15)的外侧对有底筒体(15)与集电板(50)的接合部分实施激光焊接，在有底筒体(15)的底面接合集电板(50)的方法。
然而，如图6所示在集电板(50)上形成朝着卷绕电极体(4)突出的圆弧状凸部(52)，同时开设为形成切起片(53)用的贯通孔(图示省略)，由于在集电板(50)的表面与有底筒体(15)的底面之间，部分地形成非接触区域，因此对该非接触区域实施前述激光焊接时，在该焊接部分有底筒体(15)熔融后有可能产生孔。
因此本发明的目的是提供在电极体与集电板之间可以获得良好的接触状态发挥高的集电性能，同时在该制造过程中在电池罐的底面焊接集电板时不担心电池罐上产生孔的二次电池。
发明内容
本发明的二次电池，在利用盖体(11)封堵有底筒体(15)开口部分的电池罐(1)的内部，装有使隔离片(42)介于各为带状的正极(41)与负极(43)之间将这些叠层的电极体(4)。正极(41)与负极(43)分别在带状芯体的表面涂布活性物质而构成。
电极体(4)的两端部之内。在与有底筒体(15)的底面对置的至少一方的端部，突出构成正极(41)或负极(43)的带状芯体的端缘(48)，覆盖该端缘(48)设置集电板(50)，该集电板(50)上放射状地形成朝前述芯体端缘(48)突出的多条的凸部(52)，在这些凸部(52)咬入芯体端缘(48)的状态下，凸部(52)与芯体端缘(48)焊接，同时该集电板(50)与有底筒体(15)的底面焊接在一起。
此外，在前述集电板(50)与有底筒体(15)的接合面上，形成沿设定的闭合环形轨道围绕该接合面上的平坦区域R，从有底筒体(15)的外侧沿着前述平坦区域对集电板(50)与有底筒体(15)的接合部分实施激光焊接。
上述本发明的二次电池的制造过程中，通过在卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)压合集电板(50)，各凸部(52)咬入芯体端缘(48)，在芯体端缘(48)形成与凸部(52)的表面形状相应的接合面，在集电板(50)与芯体端缘(48)之间可获得良好的接触状态。
因此，对集电板(50)的各凸部(52)与芯体端缘(48)的接合部分照射激光束或电子束，通过使芯体端缘(48)与集电板(50)焊接，成为集电板(50)以大的接触面积与芯体端缘(48)接合的状态，结果接触电阻变小，可获得高的集电性能。
此外，在将集电板(50)焊接在有底筒体(15)的底面上的过程中，从有底筒体(15)的外侧对集电板(50)与有底筒体(15)的接合部分实施激光焊接。因此集电板(50)上形成沿前述设定的闭合环形轨道环绕的平坦区域R，由于该平坦区域R与有底筒体(15)的底面彼此贴紧，故对该接合部分若实施激光焊接，有底筒体(15)上不会产生孔。此外，拟实施激光焊接的平坦区域R，由于描绘设定的闭合环形轨道，因此即使是从有底筒体(15)的外侧也可以识别位置。
另外，在集电板(50)与卷绕电极体(4)的对置面放射状地形成前述集电板(50)的多条凸部(52)的场合，也可以只使前述多条的凸部(52)与闭合环形轨道的交叉部分平坦化。
此外，电池罐(1)形成圆筒状，同时集电板(50)形成圆板状的场合，前述平坦区域R也可以沿着包围集电极(50)中心的设定半径的圆周线形成。因此，在电池罐(1)内即使卷绕电极体(4)及集电板(50)旋转，由于平坦区域的位置不变，故若使激光光沿着有前述设定半径的圆周线移动，也可以准确地焊接有底筒体(15)与集电板(50)的平坦区域R。
如上所述，根据本发明的二次电池，可以获得高的集电性能、同时在该制造过程中在电池罐的底面焊接集电板时不用担心电池罐产生孔。
附图的简单说明
图1是本发明的二次电池的一部分断裂正面图。
图2是负极侧集电板的平面图。
图3是表示该集电板主要部分的侧视图。
图4是正极侧集电板的平面图。
图5是该集电板主要部分的截面图。
图6是卷绕电极体的一部分展开侧视图。
图7是使集电板的圆弧状凸部与卷绕电极体的芯体端缘压合过程的放大侧视图。
图8是使集电板的圆弧状凸部与卷绕电极体的芯体端缘压合状态的放大侧视图。
图9是使集电板的切起片与卷绕电极体的芯体端缘压合过程的放大侧视图。
图10是使集电板的切起片与卷绕电极体的芯体端缘压合状态的放大侧视图。
图11是以往的二次电池的截面图。
实施发明的最佳方案
以下，根据附图对本发明的实施方案具体地进行说明。如图1所示，本发明的二次电池在钢铁制母材的表面施有镀镍的圆筒状电池罐(1)的内部装有卷绕电极体(4)而构成。电池罐(1)利用绝缘部件(12)把盖体(11)固定在有底筒体(15)的开口部分，形成外径30mm、长65mm。电池罐(1)的盖体(11)上安装有内藏安全阀(14)的正极端子(18)，由该正极端子(18)构成正极端子部(13)。此外，由有底筒体(15)的底部构成负极端子部(17)。
如图6所示，卷绕电极体(4)使带状的隔离片(42)介于各为带状的正极(41)与负极(43)之间，把这些卷绕成涡卷状而构成。在铝箔制的带状芯体(45)的两面涂布含钴酸锂的正极活性物质(44)构成正极(41)，在铜箔制的带状芯体(47)的两面涂布含碳材料的活性物质(46)构成负极(43)。隔离片(42)上浸渍非水电解液。
正极(41)上形成涂布正极活性物质(44)的涂布部分和不涂布正极活性物质的非涂布部分。而，负极(43)上也形成涂布负极活性物质(46)的涂布部分和不涂布负极活性物质的非涂布部分。
正极(41)与负极(43)分别在隔离片(42)上朝横向错开重合，使正极(41)与负极(43)的前述非涂布部分从隔离片(42)的两端缘分别向外侧突出，并通过将这些卷绕成涡卷状构成卷绕电极体(4)，该卷绕电极体(4)，在卷轴方向的两端部内，一方的端部是正极(41)的非涂布部分的芯体端缘(48)从隔离片(42)的一方端缘向外方突出，另一方的端部是负极(43)的非涂布部分的芯体端缘(48)由隔离片(42)的另一方端缘向外突出。在该卷绕电极体(4)的两端部设置集电板(5)(50)、焊接正极(41)与负极(43)的端缘(48)(48)。
如图4及图5所示，正极侧的集电板(5)，具有轮廓形成圆形的铝制平板状主体(51)，在该平板状主体(51)上开设中央孔(54)。平板状主体(51)一体加工形成以中央孔(54)为中心放射状地伸出多条(实施例中是4条)的圆弧凸部(52)，在卷绕电极体(4)侧突出。此外，平板状主体(51)还分别在邻接的圆弧状凸部(52)(52)之间形成多条(实施例中是2条)的切起片(53)，在卷绕电极体(4)侧突出，在平板状主体(51)的端部还一体形成长条状的引出部分(55)。
另外，如图2所示，负极侧的集电板(50)具有轮廓形成圆形的铜制平板状主体(51)，在该平板状主体(51)上开设中央孔(54)。平板状主体(51)，一体加工形成以中央孔(54)为中心放射状地伸出多条(实施例中是4条)的圆孤状凸部(52)，在卷绕电极板(4)侧突出。此外，平板状主体(51)在邻接的圆弧状凸部(52)(52)之间分别形成多条(实施例中是3条)的切起片(53)，在卷绕电极体(4)侧突出。
另外，集电板(50)的平板状主体(51)上，在与有底筒体(15)的接合面确保包围中央孔(54)、伸出具有设定半径圆形闭合环形轨道的平坦区域R。这里，如图3所示，集电板(50)的各圆弧状凸部(52)在与前述闭合环形轨道的交叉部分与平板状主体(51)的表面形成同一个面的平坦部分(56)。此外，在平坦区域R的外侧形成多条的切起片(53)。因此，如图1所示，该集电板(50)在设置于有底筒体(15)底部的状态下，前述平坦区域便紧贴在有底筒体(15)的底面上。
上述本发明的二次电池的制造过程中，如图7及图9所示，把正极侧的集电板(5)压合在卷绕电极体(4)的端部所形成的芯体端缘(48)上。因此，集电板(5)的圆弧状凸部(52)，如图8所示咬入卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)，在圆弧状凸部(52)与芯体端缘(48)之间，形成圆筒面构成的接合面。此外，如图10所示，集电板(5)的切起片(53)深深咬入卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)，与芯体端缘(48)压接。
在该状态下，如图8中箭头所示，朝集电板(5)的圆弧状凸部(52)的内周面照射激光束，实施激光焊接。结果，集电板(5)的圆弧状凸部(52)与卷绕电极体(4)的芯体端缘(48)以大的接触面积彼此接合，同时如图10所示维持切起片(53)与芯体端缘(48)之间的压接状态。在卷绕电极体(4)上焊接负极侧的集电板(50)的过程也同样。
这样在卷绕电极体(4)的两端部焊接集电板(5)(50)后，如图1所示，把该卷绕电极体(4)装在有底筒体(15)内，从有底筒体(15)的外侧对有底筒体(15)与集电板(50)的接合部分实施激光焊接，使集电板(50)与有底筒体(15)的底面接合。此时，使激光光沿集电板(50)的平坦区域移动，而该平坦区域伸出的闭合环形轨道的半径已知，即使卷绕电极体(4)与集电板(50)在有底筒体(15)内旋转，由于平坦区域的位置不变，因此即使从有底筒体(15)的外侧也可以正确地识别该平坦区域的位置。结果，集电板(50)的平坦区域便准确地焊接在有底筒体(15)的底面上。
最后，在安装有正极端子(18)的盖体(11)的内面，采用焊接由集电板(5)伸出的引出部(55)的顶端部的状态，把该盖体(11)密接固定在有底筒体(15)的开口部，从而完成本发明的二次电池。
根据上述本发明的二次电池，在该制造过程中把集电板(50)焊接在有底筒体(15)的底面上时不用担心有底筒体(15)产生孔。此外，集电板(5)(50)在各圆弧状凸部(52)与芯体端缘(48)的焊接部分以大的接触面积与芯体端缘(48)接合。同时在该焊接部分以外的领域各切起片(53)咬入芯体端级(48)，由于可获得良好的接触状态，因此集电板(5)与卷绕电极体(4)之间的接触电阻小，而且，由于利用集电板(5)(50)上所形成的多条切起片(53)从芯体端缘(48)的整个区域进行集电，因此可获得高的集电性能。
此外，本发明的各部构成不限于上述实施的方案，也可以是权利要求范围所述的技术范围内种种的变形。例如，在有底筒体(15)的底面接合集电板(50)的方法，不限于对平坦区域R的总长实施激光焊接的构成，也可以采用对平坦区域R部分地实施激光焊接的构成。

Claims (3)

1.二次电池，该二次电池中使隔离片(42)介于各为带状的正极(41)与负极(43)之间将这些叠层的电极体(4)装在使用盖体(11)封堵有底筒体(15)的开口部分的电池罐(1)的内部，该电极体(4)的两端部内，在与有底筒体(15)的底面对置的至少一方的端部，突出构成正极(41)或负极(43)的带状芯体的端缘(48)，覆盖该端缘(48)而设置集电板(50)，在该集电板(50)上放射状地形成朝前述芯体端缘(48)突出的多条凸部(52)，在这些凸部(52)咬入芯体端缘(48)的状态下，凸部(52)焊接在芯体端缘(48)上，并且该集电板(50)焊接在有底筒体(15)的底面，
其特征在于，在前述集电板(50)与有底筒体(15)的接合面上，形成按设定的闭合环形轨道环绕该接合面上的平坦区域R，从有底筒体(15)的外侧沿着前述平坦区域R对集电板(50)与有底筒体(15)的接合部分实施激光焊接。
2.权利要求1所述的二次电池，其特征在于前述集电板(50)的多条凸部(52)在集电板(50)与卷绕电极体(4)的对置面放射状地形成，并且与前述闭合环形轨道的交叉部分被平坦化。
3.权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于电池罐(1)形成圆筒状，并且集电板(50)形成圆板状，前述设定的闭合环形轨道在包围集电板(50)中心的圆周上伸出。
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