CN1577939A - 棱柱形电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种既有矩形电池优点又有圆柱形电池优点并且具有优异性能的棱柱形电池。而且，提供该棱柱形电池的制造方法，其抑制了在制造棱柱形电池中出现缺陷而具有优异的生产率。棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳，其中电池壳的侧面包括圆柱形盖部分、用于容纳电极板组和电解质的棱柱形主体部分以及位于主体部分和盖部分之间的过渡部分。主体部分包括平面部分、利用曲面连接相邻平面的角部分；过渡部分具有从角部分和过渡部分之间的第一边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二边界的连续的曲面；并且从第一边界到第二边界，连续表面的横截面曲率半径从角部分的横截面曲率半径到盖部分的半径之间连续地变化。

Description

棱柱形电池及其制造方法

发明背景

1、发明领域

本发明涉及棱柱形电池及其制造方法。

2、背景技术

在近几年，随着便携式电子设备的发展，电池的作用也已经逐渐变得重要了，其中电池包括原电池和二次电池。使组装有电池的设备具有更小尺寸和更高性能的竞争已经变得激烈了。主要地，市场中已经需要可以实现小尺寸、大容量和大输出的电池。

作为这种电池，常规地，普遍为矩形电池或圆柱形电池。每种形状具有各自的特征，例如，在集成多个电池时用于堆叠和集成等的高空间效率、高产生率等，然而，换而言之，每种形状具有各自的缺陷。在矩形电池中，例如，与圆柱形电池的情况相比，密封电池要更困难。此外，在圆柱形电池中，例如，在堆叠和集成多个电池，与矩形电池的情况相比，形成了更大的无效空间。

为了解决上述这些问题，公开了一种具有电池壳的电池(例如，参见JP63-207048A、JP2002-141100A和JP2002-208380A等)，其中电池壳具有用于容纳电极板组等的棱柱形主体和用于密封电池的圆柱形盖部分。通过使电池具有这样的结构，希望提供具有高性能且既有矩形电池优点又有圆柱形电池优点的电池。

此外，JP7-226212A公开了一种将电极板组容纳在棱柱形电池壳中的方法，其中将电极板组形成为矩形平行六面体形状。更具体地，如图18A中所示，通过使用以90°间隔设置的模具102，从各个方向加热并挤压圆柱形卷绕的电极板组102，从而使电极板组102的横截面为矩形平行六面体形状。

实际上JP63-207048A和JP2002-208380A中公开的形成电池方法的例子包括形成电池壳的方法，该方法是通过将棱柱形壳的开口端部分形成为圆柱形来制备电池壳的。然而，在那时，会使电池壳膨胀或起皱。例如，图17为示出传统电池壳例子的示意图，其中电池壳具有用于容纳电极板组和电解质的棱柱形主体部分和圆柱形盖部分。在将棱柱形壳的开口端部分模铸成圆柱形时，在图17中示出的电池壳101中壳会在区域A中膨胀或在区域B中起皱。如果出现这样缺陷，就变得难以密封电池，或者会发生液体泄漏，液体泄漏是因为电池壳中出现缺陷的部分产生了裂纹。从生产率如产量等观点出发，需要减少这种有缺陷的情况。

为了解决这些问题，例如，在JP2002-141100A中公开的方法中，电极板组容纳在圆柱形电池壳中，闭合并且密封它的开口端，然后形成棱柱形主体部分。然而，在这种方法中，当形成棱柱形主体部分时，不能避免电极板变形并且会发生活性物质短路或脱落。

而且，在JP7-226212中示出的方法中，在模铸后将电极板组102的卷绕端104设置在矩形平行六面体形状的一侧上的情况中，在将圆柱形板组102模铸成矩形平行六面体形状或者将电池板组插入棱柱形电池壳105时，会发生内部短路或不良地安置到电池壳105中。

发明概述

鉴于上述考虑，本发明的目的是提供一种既有矩形电池优点又有圆柱形电池优点并且具有优异性能的棱柱形电池。本发明的另一个目的是提供制造该棱柱形电池的方法，该方法在制造棱柱形电池中抑制产生缺陷并且具有良好的生产率。

本发明的棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳。电池壳一个侧面包括圆柱形盖部分、用于容纳电极板组和电解质的圆柱形主体部分以及位于主体部分和盖部分之间的过渡部分。主体部分包括平面部分和通过曲面连接相邻平面部分的角部分。过渡部分从角部分和过渡部分之间的第一个边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二个边界具有连续的曲面。从第一边界到第二边界，连续曲面的横截面的曲率半径从角部分横截面的曲率半径到盖部分的半径连续地变化。

此外，本发明的棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳，其中电极板组包括正极板、负极板和隔板。电池壳的侧面包括圆柱形盖部分、用于容纳电极板组和电解质的棱柱形主体部分以及位于主体部分和盖部分之间的过渡部分。主体部分包括平面部分和通过曲面连接相邻平面部分的角部分；过渡部分从角部分和过渡部分之间的第一个边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二个边界具有连续的曲面。从第一边界到第二边界，连续曲面的横截面曲率半径从角部分的横截面曲率半径到盖部分的半径连续地变化。电极板组中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体。电极板组横截面的形状为矩形、多边形或椭圆形。电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径。让电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分，以这样的方式将电池板组容纳在电池壳中。

接下来，制造本发明棱柱形电池的方法是用于制造棱柱形电池的方法，该棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳，其中电极板组包括正极板、负极板和隔板；并且电极板组中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体。该方法包括下述步骤：(i)堆叠正极板和负极板与夹在其中的隔板；卷绕堆叠体；并且挤压堆叠体以成为矩形、多边形或扁平的横截面的形状，(ii)将挤压过的电极板组和电解质容纳在棱柱形电池壳中，该电池壳具有侧面，该侧面具有平面部分和通过曲面连接相邻平面部分的角部分；以及(iii)用密封组件密封电池壳的开口部分。在(i)步骤中，挤压电极板组，使得电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径以及电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分。

附图说明

图1为示出本发明电池例子的部分切除前视图。

图2为示出本发明电池例子的透视图。

图3为示出图2中示出的电池壳主体部分沿垂直于电池壳中心轴方向切割的横截面剖面图。

图4为示出图2中示出的电池壳过渡部分沿垂直于电池壳中心轴方向切割的横截面剖面图。

图5为示出图2中示出的电池壳盖部分沿垂直于电池壳中心轴方向切割的横截面剖面图。

图6为说明用于本发明电池的电池壳中角度θ的透视图。

图7为示出用于本发明电池的电池壳另一个例子的主要部分的前视图。

图8为示出本发明电池另一个例子的透视图。

图9A为示出常规电池电极板形状例子的透视图。

图9B为示出本发明电池电极板形状例子的透视图。

图10为示出本发明电池制造方法步骤例子的示意图。

图11为示出本发明电池制造方法步骤例子的示意图。

图12为示出可以完成本发明电池制造方法的设备例子的示意图。

图13为说明本发明电池制造方法步骤例子的透视图。

图14为说明本发明电池制造方法步骤例子的前视图。

图15为说明本发明电池制造方法步骤例子的横截面视图。

图16为示出本发明电池制造方法步骤例子的示意图。

图17为示出用于传统电池的电池壳例子的透视图。

图18A为示出制造常规电池方法步骤例子的示意图；

图18B为示出常规电池例子的横截面示意图。

优选实施例描述

在下文中，将参考附图利用实施例对本发明进行描述。这里值得注意的是，在下面的实施例中，相同得到组件用相同的附图标记表示，并且省略重复描述。

如图1中所示，本发明棱柱形电池51(下文称之为电池)包括电极板组52、电解质(未示出)以及容纳电极板组52和电解质的电池壳1。而且，电池壳1中容纳电极板组52的部分为棱柱形。棱柱形的具体例子将在实施例中描述。电池壳1中除容纳电极板组52的部分之外的部分的形状并不特别限定。例如，该形状可以为圆柱形或棱柱形。在它们之中，优选如第一实施例中描述的盖部分为圆柱形。

在本发明电池51中，电池壳1的材料和尺寸并不特别限定。可以使用用于普通电池壳的常规材料。例如，电池壳可以由例如Fe-Ni电镀壳等制成。可以根据电池的种类任意地确定材料。

在本发明电池51中，电极板组52的材料、结构和构造并不特别限定。可以使用用于普通电池的电极板组。例如，电极板组52的结构中可以包括正极板、负极板和隔板，其中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体。电极板组52的形状并不特别限定并且可以是，例如，圆柱形的电极板组以及可以是矩形的电极板组。在它们中，如图8中说明的，电极板组52的结构中可以为正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体；而且，电极板组52的横截面形状可以是矩形、多边形或椭圆形。在本发明电池51中，由于电池壳51中用于容纳电极板组52的部分为棱柱形，所以如果将电极板组形成为上述形状，就可以得到具有更高容量效率的电池。

用于本发明电池51的电解质并不特别限定。可以使用用于普通电池的任何电解质，不管固体、液体等。

通过选择电极板组52和电解质，本发明的电池51可以包括各种类型电池如碱锰电池、镍-镉电池、镍金属氢化物、锂电池等，并且可以是原电池或二次电池。

如果需要，本发明的电池51可以包括用于普通电池的组件。例如，电池51可以包括用于连同下述密封垫一起密封电池壳的垫圈、用于从电极板组中收集电流的集流体、用于将电极板组或集流体与端子等电连接的导线。这些材料的结构、组件之间的位置关系等可以与普通电池中的相同。

(第一实施例)

本发明电池51的一个特征在于电池壳1的形状。

图2到图5分别示出了用于本发明电池51的电池壳1的例子。图3为示出图2中示出的电池壳1主体部分3的横截面3a形状的剖面图。这里横截面表示为沿着垂直于电池壳1中心轴的方向切割的截面。图4和5分别为示出过渡部分4的横截面4a和盖部分2的横截面2a的横截面视图。值得注意的是，说明电池壳1的形状的视图如图2有时会显示出容纳电极板组等并且用密封组件密封开口端之前的状态(即，仅示出电池壳1)。

如图2中所示，电池壳1包括圆柱形盖部分2、用于容纳电极板组和电解质的棱柱形主体3以及位于主体部分3和盖部分2之间的过渡部分4。当集中在电池壳1的侧面上时，可以说电池壳1的侧面包括圆柱形盖部分2、用于容纳电极板组和电解质的棱柱形主体3以及位于主体部分3和盖部分2之间的过渡部分4。主体部分3(其侧面)包括平面部分5和通过曲面在相邻平面部分5之间连接的角部分6(第一角部分)。主体部分3的横截面3a的形状包括，如图3中所示，对应于平面部分5的直线部分5a和对应于角部分6的曲线部分6a。过渡部分4具有从主体部分3的角部分6和过渡部分之间的边界7朝向盖部分2和过渡部分4之间的界面8连续的曲面9。过渡部分4的这种横截面4a的形状，如图4所示，包括对应于曲面9的曲线部分9a。而且，从边界7到边界8，曲面9横截面的曲率半径(即曲线部分9a的曲率半径)从角部分6的曲率半径(即曲线部分6a的曲率半径)到盖部分2的半径10之间连续地变化。

通过形成这种电池，可以使具有所希望性能的电池既有圆柱形电池的优点又有矩形电池的优点。例如，由于盖部分为圆柱形，所以可以得到具有高度密封性能(气密性)的电池。此外，由于用于容纳电极组和电解质等的主体部分为棱柱形，所以当堆叠多个电池或使多个电池成为整体时，可以得到具有高空间效率的电池。而且，不象图17中示出的常规电池壳101那样，在用于本发明电池的电池壳1中，在制造期间可以抑制出现缺陷如起皱或膨胀。因而，可以抑制电池壳1中的裂纹或由裂纹引起的电解质泄漏，因而得到具有高度安全性的电池。

盖部分2的形状和尺寸并不特别限定，只要它为圆柱形就可以。值得注意的是，盖部分2的横截面2a的形状不必是标准圆。它至少可以基本上是圆形(例如椭圆)。可以根据所需要的电池容量等来确定盖部分2的半径10。例如，一种情况为电池主体部分3的水平相对距离与SC尺寸电池的直径相等，半径例如为22mm到18mm，并且优选22mm到20mm。此外，盖部分2的半径可以是例如小于主体部分3的水平相对距离。

主体部分3的形状和尺寸并不特别限定，只要它是棱柱形就可以。然而在本发明的电池中，如图2中所示，每个角(棱柱形的每个角)具有预定的曲面形状。可以根据所需电池的容量来确定主体部分3的角部分6曲率半径。作为一个例子，当主体部分3的水平相对距离与SC尺寸电池的直径相同时，曲率半径为，例如，10mm到5mm，并且优选8mm到6mm。而且，主体部分3的横截面3a形状可以基本上是正方形。

从边界7到边界8，过渡部分4的曲面9的曲率半径从角部分6的曲率半径到盖体2的半径之间连续地变化。

在本发明的电池51中，曲面9(即曲线部分9a)的横截面形状可以是弧形的一部分并且可以与过渡部分4(即图4中示出的直线部分11)中除曲面9之外的部分连接，从而形成接触环。

在本发明的电池51中，曲面9可以是锥形面的一部分。

在本发明的电池51中，在曲面9上通过最直接路线连接边界7的中心和边界8的线与电池中心轴的方向之间的角度角θ可以在14°到22°范围之内。特别是，优选角θ在15°到20°范围之内。在图6中说明了这种角θ。通过将角θ设置成14°或更大，过渡部分4的宽度(区域)就可以更小，因而减少了剩余空间的容量(即对充电/放电不起作用的空间)。如果曲面9是弧形的一部分，上述通过最直接路线连接的线就是对应弧形表面的生成线的线。当边界7是弧形的一部分时，边界7的中心就是，例如位于与两端等距离的点。

在电池壳51中，电池壳1的盖部分2可以具有从盖部分2的外部朝向内部突起的环形凹槽。图7中示出了这种电池壳的一个例子。在图7中示出的电池壳1中，在盖部分2上形成上述凹槽12。当使用这种电池时，由于可以采用与圆柱形电池中相同的方法将密封组件填在凹槽12和盖部分2的开口端之间以防漏，所以可以得到具有高度气密性能(密封性能)的电池。而且，由于在圆柱形盖部分2的侧面上形成凹槽12，所以可以形成它而不影响用于容纳电极板组和电解质的主体部分3的容量。因而，由于凹槽12的形成，可以使电池容量的减少量减到最少。

在盖部分2侧面上的凹槽12的位置并不特别限定，只要凹槽12为环形就可以。例如，可以在垂直于电池壳1中心轴的表面上形成凹槽12。而且，可以在盖部分2和过渡部分4之间的边界上直接形成凹槽12。

这里值得注意的是，为了更好地理解各个部分，图1、2、6和7中画出除了电池壳1轮廓线之外的其它的电池壳1线并且不必在真正的电池壳上找到它们。在后面的视图中同样是这样。而且，平面部分5不必是标准平面。因而，对应于平面部分5的直线部分5a无须限定为标准直线。在直线部分11中同样是这样的。

(实施例2)

本发明电池51的另一个特征在于电极板组52的形状和设置电极板的方法。

图8示出了本发明电池的一个实施例。图8是本发明电池51中用于容纳电极板组52的部分的横截面示意图。

在图8中示出的电池中，电极板组52包括正极板53、负极板组54和隔板55。而且，电极板组52的结构中正极板53和负极板54与夹在其中的隔板55堆叠并且卷绕该堆叠体(参见图8的放大视图A)。这里，电极组52的横截面形状为矩形。而且，电极板组52中角部分(第二角部分)的横截面曲率半径大于电池壳1中角部分(第一角部分)横截面的内部圆周曲率半径。此外，电极板组52容纳在电池壳1中，使得电极板组52的卷绕末端部分13位于第一角部分中。这里制得注意的是，电池壳1中用于容纳电极板组52的部分的形状为棱柱形。例如，可以使用实施例1中描述的电池壳1。

利用这样的构造，就可以得到下述效果。由于电池壳1中用于容纳电极板组52的部分的形状为棱柱形，并且电极板52的横截面形状为矩形，所以电池具有优异的容量效率。而且，由于电极板组52的卷绕末端部分13位于第一角部分中，所以与卷绕末端部分位于电池表面部分的情况相比，可以抑制由电极板的边缘位于最外面的圆周面上所引起的内部短路。在卷绕末端部分位于电池壳平面部分的情况中，如图18B中所示，认为由于卷绕部分使得电极板组中产生了应力。而且，当卷绕末端部分13位于第一角部分中时，可以使电极板组52的容纳效率达到最大。此外，当卷绕末端部分13位于第一角部分中，并且第二角部分的横截面曲率半径也大于第一角部分的横截面内部圆周曲率半径时，在电池制造期间可以抑制电极板组52不良地安置到电池壳1中。

电池壳1角部分的横截面内部圆周曲率半径可以是，例如图8中示出的弯曲部分14a的曲率半径。电极板组52角部分的横截面曲率半径可以是，例如图8示出的弯曲部分15a的曲率半径。

电极板组52的横截面形状并不局限于图8中示出的矩形，而且可以是多边形或椭圆形。总之，可以得到上述效果。从电池容量效率观点出发，优选电极板组52的横截面形状为矩形。

在本发明的电池51中，在至少正极板和负极板之一中，可以将与卷绕末端部分相对应的末端表面边缘部分削去。图9B中示出了这种电极板的一个例子。在图9A中示出的正极板53中，与卷绕末端部分13相对应的末端表面保持和常用一样的状态。一方面，在图9B中示出的正极板53中，与卷绕末端部分相对应的末端表面的边缘部分被削去了。例如可以通过把将成为卷绕末端部分的电极板末端表面接触到旋转磨床上来完成这种边缘处理。通过完成这种边缘处理，当卷绕形成电极板组52时，可以抑制由末端表面边缘引起的内部短路的出现。而且，可以抑制将电极板组52不良地安置到电池壳1中。

这里制得注意的是，在图9B中示出的例子中，可以将正极板53中与卷绕末端部分13相对应的末端表面的一个边缘削去。当一个边缘被削去时，优选卷绕并且形成电极板组而使得削去的端部表面设置在外部圆周中。而且，关于负极板可以进行相类似的边缘处理。关于正极板和负极板可以进行相类似的边缘处理。

(实施例3)

本发明的电池51可以具有实施例1和2中描述的特征之一，并且可以具有二者特征。

也就是说，本发明的电池51为棱柱形电池，该棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳，该电极板组包括正极板、负极板和隔板；

其中电池壳的侧面包括圆柱形盖部分、用于容纳电极板组和电解质的主体部分以及位于主体部分和该部分之间的过渡部分；

主体部分包括平面部分和通过曲面连接相邻平面部分的角部分；过渡部分从角部分和过渡部分之间的第一个边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二个边界具有连续的曲面；从第一边界到第二边界，连续曲面的横截面曲率半径从角部分横截面的曲率半径到盖部分的半径之间连续地变化；

以及

电极板组中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体；电极板组的横截面形状为矩形、多边形或椭圆形；电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径；让电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分，以这样的方式将电池板组容纳在电池壳中。

换而言之，可以将电极板组52容纳在如图2中所示的电池壳中并且主体部分3可以具有如图3所示的横截面。在这样的电池中，可以达到实施例1和2中描述的效果。

(实施例4)

将要描述制造本发明棱柱形电池的制造方法。

例如，可以通过下述棱柱形电池的制造方法得到上述本发明棱柱形电池。

棱柱形电池的制造方法是制造包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳的棱柱形电池的方法，其中电极板组包括正极板、负极板和隔板。在这里，棱柱形电池中包括的电极板组结构中，正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体。参考图10和11描述本发明电池制造方法的一个例子。

首先，如图10中所示，电极板组52中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体，挤压该电极板组52，使得电极板组52的横截面为矩形、多边形或椭圆形(步骤(i))。在这时，可以挤压电极板组使得电极板组52的角部分的横截面曲率半径大于用于容纳电极板组52的电池壳中角部分的内部圆周曲率半径。而且，可以挤压电极板组52使得挤压之后电极板52的卷绕末端部分13位于电极板组52中的角部分中。

对于挤压电极板组52，例如，如图10中所示，可以使用模具11。可以任意地设置模具的形状和数量而不必限定为图10所示的例子。

然后，将挤压过的电极板组52和电解质容纳在棱柱形电池壳21中，该棱柱形电池壳21具有包括平面部分5和通过曲面连接相邻平面部分5的角部分6(步骤(ii))。在这时，棱柱形电极电池21中电极板组52的制造方法并不特别限定并且可以使用常规方法。对于棱柱形电池壳21，例如可以使用其横截面形状与实施例1中描述的电池壳1中主体部分3的横截面形状相类似的壳。

最后，用密封组件密封电池壳21的开口部分(步骤(iii))。在这种制造方法中，在步骤(i)中形成的电极板组52的形状具有下述特征。特别是，电极板组52中角部分的横截面曲率半径大于用于容纳电极板组52的电池壳中角部分的内部圆周横截面曲率半径。而且，同时，在挤压电极板组52之后，使电极板组52的卷绕末端部分13位于电极板组52的角部分中。因而，当电极板组容纳在电池壳中时，可以抑制电极板组的不良安置。而且，可以抑制由电极板组中包括的电极板末端表面引起的内部短路。也就是说，可以提供棱柱形电池的制造方法，在制造棱柱形电池期间抑制出现缺陷并且具有良好的生产率。

这里制得注意的是，可以在将电极板组52容纳在电池壳21之前或之后，将电解质容纳在电池壳21中。也可以在将电极板组52容纳在电池壳21中的同时进行。

在根据本发明的制造方法中，在上述步骤(ii)中，电极板组52可以容纳在电池壳21中，使得卷绕末端部分位于电池壳21的角部分中。因而，可以提供棱柱形电池的制造方法，在制造棱柱形电池期间更好地抑制出现缺陷并且具有良好的生产率。

本发明的制造方法可以通过使用图12中示出的设备完成。首先，将正极板和负极板与夹在正极板和负极板之间的隔板围绕芯62卷绕，从而形成圆柱形电极板组52。在这时，电极板组由接收辊65和驱动辊63支撑，然后由驱动辊63使其旋转。利用压力装置在恒压下可以将驱动辊63反推向电极板组52。压力装置64与控制器67连接。用检测传感器66检测电极板组的卷绕末端部分，该检测传感器66利用激光检测卷绕末端。在这时，在挤压电极板组52之后，可以将电极板组52保持为电极板组52的卷绕末端部分13位于电极板组52的角部分中。然后，可以通过使用模具61将圆柱形电极板组52形成为矩形、多边形或扁平形。而且，如图11中所示，可以在保持电极板组52卷绕末端部分的位置的状态下，将电极板组52容纳在电池壳21中。

例如，通过使用图12中示出的设备，堆叠正极板和负极板与夹在其中隔板来形成具有棱柱形横截面的电极板组。这里，正极板包括氢氧化镍作为活性物质并且宽度为45mm、长度为200mm以及厚度为0.52mm；负极板包括吸氢合金作为活性物质并且宽度为45mm、长度为340mm以及厚度为0.33mm。隔板由聚丙烯制得并且进行亲水处理。当电极板组连同电解质一起容纳在棱柱形电池壳中时，在一种情况中，即电极板组保持为挤压电极板组之后电极板组的卷绕末端部分位于电极板组的角部分中，不会出现不良地安置到电池壳中。在另一方面，在一种情况中，即电极板组没有保持为在挤压电极板组之后使电极板组的卷绕末端部分位于电极板组的角部分中(那也就是说，卷绕末端部分位于电极板组中任意部分)，出现不良地安置到电池壳中和内部短路的频率为4.9％。这里制得注意的是，这个结论是从1000个制造出的电池中得出的。

在本发明的制造方法中，在步骤(i)和步骤(ii)之间，还可以包括下述步骤(a)和(b)：

(a)形成电池壳1的步骤，电池壳1包括圆柱形盖部分2、圆柱形主体部分3和位于主体部分3和盖部分2之间的过渡部分4，该步骤将棱柱形电池壳21开口端部分的附近区域形成为圆柱形(例如，用于形成图13中示出的电池壳1的方法)；以及

(b)在上述步骤(a)中形成的电池壳1盖部分2的侧面上形成从盖部分2的外部朝向内部突起的环形凹槽的步骤(例如，用于形成图14中示出的凹槽12的方法)。

上述步骤(iii)，如图15中所示，可以包括将密封组件23设置在与形成的凹槽12相对应的环形支架22上，然后朝向其内部压折盖部分2的开口端部分24，并且在开口端部分24和支架部分22之间填堵密封组件23以固定在其中，因而密封电池壳(步骤(c))。

在这时，如图13中所示，在步骤(a)中，可以形成过渡部分4，其中该过渡部分4具有从角部分6和过渡部分4之间的第一个边界7朝向盖部分2和过渡部分4之间的第二个边界8连续的曲面9。而且，从第一边界7到第二边界8，曲面9横截面的曲率半径从角部分6横截面的曲率半径到盖部分2的半径之间连续地变化。

而且，在步骤(b)中，过渡部分4可以形成为曲面9的横截面形状为弧形的一部分并且使曲面9的横截面与过渡部分4中除曲面9之外的部分接触，从而形成闭合圆环。

根据这种制造方法，制造出的电池51可以具有除了上述作用之外既有矩形电池优点又有圆柱形电池优点并且还具有优异性能。而且，由于抑制了制造期间电池壳中出现缺陷如起皱或膨胀，所以可以提供具有更高生产率的棱柱形电池制造方法。而且，通过在盖部分2的侧面上形成凹槽，在凹槽12和盖部分2的开口端24之间，可以用类似圆柱形电池的添缝方法填堵密封组件23以固定，因而可以制得具有高气密性(密封性能)的电池。

在上述步骤(a)中，不特别限定上述电池壳1的制造方法，其中电池壳1包括具有曲面9的过渡部分4。例如，可以使用多级模压法(多级收缩)。当通过多级模压法形成盖部分2时，沿着从棱柱形电池壳21的底部到开口部分的方向逐渐形成模具和芯的形状。这里制得注意的是，在上述步骤(a)中形成的电池壳盖部分和主体部分的形状可以与实施例1中描述的本发明相类似。

在本发明的制造方法中，在步骤(a)中，在曲面9上通过最直接的路线连接边界7的中心和边界8的线与电池中心轴的方向之间的角度角θ可以在14°到22°范围之内。特别是，优选角θ在15°到20°范围之内。由于抑制了制造期间电池壳中出现缺陷如起皱或膨胀，所以可以提供具有更高生产率的棱柱形电池制造方法。当角θ小于14°时，会降低电池容量效率。而且，如果角度θ大于22°，例如，在上述堆积模压法中，则不能将材料从模具中移走。

本发明的制造方法可以在步骤(a)之前包括步骤(A)，即向内填堵棱柱形电池壳21开口部分的角部分6的附近区域(例如，图11中区域C)。根据这种制造方法，由于可以进一步抑制制造期间电池壳中出现缺陷如起皱或膨胀，所以可以提供具有更高生产率的棱柱形电池制造方法。

在步骤(b)中，用于形成凹槽12的方法并不特别限定。例如，如图16中所示，通过沿着从电池壳1外部表面到电池壳中心轴的方向施加压力的状态下旋转电池壳1时，在盖部分2的侧面上挤压形成凹槽的辊子25来形成环形凹槽12，(步骤(B))。在这时，例如，当挤压棍子25时，如果沿着盖部分2的开口端设置棍子25，则可以在一定范围中避免电池壳1增加壁的厚度。而且，挤压棍子的位置可以直接在边界8上。可以形成具有凹槽12的电池壳1，其中凹槽12直接形成在边界上。

在步骤(c)中，设置密封组件23之后，向内折压盖部分2的开口部分24，因而在开口部分24和支架组件22之间填堵并固定密封组件23并不作特别限定。可以使用在制造使用圆柱形电池壳的电池制造方法中通常使用的方法。

这里值得注意的是，在图15中，省略了除电池壳1、电极板组52和密封组件23之外的其它组件。在真实电池中，如果必要的话，和密封组件23一起的还有和密封组件23一起用于密封电池壳1的垫圈、用于从电极板组收集电流的集流体、用于将电极板组或集流体与端子电连接的导线等。可以在上述步骤(ii)和步骤(iii)之间的任何位置设置这些组件。它不仅可以用于图15中示出的电池壳1，而且还可以用于本发明的所有电池和本发明电池的制造方法。

如上所示，根据本发明，可以提供既有矩形电池优点又有圆柱形电池优点而且还具有优异性能的电池。而且，可以抑制在将电极板组插入电池壳中和具有优异生产率方面的缺陷。

而且，本发明棱柱形电池的类型并不特别限定。例如，本发明可以用于各种类型原电池和二次电池，其中包括碱锰电池、镍-镉电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池等。例如，本发明可以用于便携式设备等中使用的小型电池中的电池。

本发明可以具体表现为其它具体形式而不脱离其精神或基本特征。从所有方面考虑本申请中公开的实施例作为解释而不是限定，本发明的范围由附带的权利要求而不是由前面的描述表示，其中包含了在权利要求的等同物范围和含义中进行的所有变动。

Claims (17)

1、棱柱形电池，包括：电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳；

其中电池壳的侧面包括圆柱形盖部分；用于容纳电极板组和电解质的主体部分；以及位于主体部分和盖部分之间的过渡部分，

主体部分包括平面部分；以及利用曲面连接相邻平面部分的角部分；

过渡部分具有从角部分和过渡部分之间的第一边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二边界的连续曲面；并且

从第一边界到第二边界，连续曲面的横截面曲率半径从角部分的横截面曲率半径到盖部分的半径之间连续地变化。

2、根据权利要求1的棱柱形电池，其中电极板组包括正极板、负极板和隔板；并且正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠，并卷绕该堆叠体；

电极板组的横截面形状为矩形、多边形或椭圆形；

电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径；并且

电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分，以这样的方式将电池板组容纳在电池壳中。

3、根据权利要求2的棱柱形电池，其中在由正极板和负极板构成的组中选出的至少一种极板中，将与该卷绕末端部分相对应的末端表面边缘部分削去。

4、根据权利要求1的棱柱形电池，其中连续曲面的横截面形状为弧形的一部分；并且连续曲面的横截面连接过渡部分中除连续曲面之外的部分，从而形成接触环。

5、根据权利要求4的棱柱形电池，其中连续曲面为锥形面的一部分。

6、根据权利要求1的棱柱形电池，其中在连续曲面上通过最直接的路线连接第一边界的中心和第二边界的线与电池壳中心轴的方向之间的角度角在14°到22°范围之内。

7、根据权利要求1的棱柱形电池，其中在电池壳中，角部分的壁厚度大于平面部分的壁厚度。

8、根据权利要求1的棱柱形电池，其中盖部分具有从盖部分的外部朝向内部突起的环形凹槽。

9、根据权利要求8的棱柱形电池，其环形凹槽直接形成在第二边界上。

10、棱柱形电池，包括：

包括正极板和负极板的电极板组；

电解质；以及

用于容纳电极板组和电解质的电池壳；

其中电池壳的侧面包括圆柱形盖部分；用于容纳电极板组和电解质的主体部分；以及位于主体部分和盖部分之间的过渡部分，

主体部分包括平面部分以及利用曲面连接相邻平面部分的角部分；

过渡部分具有从角部分和过渡部分之间的第一边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二边界的连续的曲面；并且

从第一边界到第二边界，连续表面的横截面曲率半径从角部分的横截面曲率半径到盖部分的半径之间连续地变化；

电极板组是一个其中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并卷绕该堆叠体的电极板组；

电极板组的横截面形状为矩形、多边形或椭圆形；

电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径；并且

让电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分，以这样的方式将电池板组容纳在电池壳中。

11、棱柱形电池的制造方法，该棱柱形电池包括电极板组、电解质以及用于容纳电极板组和电解质的电池壳，其中电极板组包括正极板、负极板和隔板；并且该电极板组中正极板和负极板与夹在其中的隔板堆叠并且卷绕该堆叠体；该方法包括：

(i)堆叠正极板和负极板及夹在其中的隔板；卷绕该堆叠体；并且挤压该堆叠体以成为矩形、多边形或椭圆的横截面形状，

(ii)将挤压过的电极板组和电解质容纳在棱柱形电池壳中，该电池壳具有侧面，该侧面具有平面部分和通过曲面连接相邻平面部分的角部分；以及

(iii)用密封组件密封电池壳的开口部分；

其中在步骤(i)中，在被挤压之后，电极板组中角部分的横截面曲率半径大于电池壳中角部分的内部圆周曲率半径，并且挤压电极板使得电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分。

12、根据权利要求11的棱柱形电池制造方法，其中在步骤(ii)中，电极板组的卷绕末端部分位于电池壳的角部分，以这样的方式将电池板组容纳在电池壳中。

13、根据权利要求11的棱柱形电池制造方法，在步骤(ii)和(iii)之间还包括下述步骤(a)和(b)，

(a)形成电池壳的步骤，其中电池壳包括圆柱形盖部分、棱柱形主体部分和位于主体部分和盖部分之间的过渡部分，将棱柱形电池壳开口端部分的附近区域形成为圆柱形；以及

(b)在盖部分的侧面上形成朝向盖内部突起的环形凹槽的步骤，以及

步骤(iii)包括：

(c)将密封组件设置在与形成的凹槽相对应的环形支架上，然后朝向其内部压折盖部分的开口端部分，并且在开口端部分和支架部分之间填堵密封组件以固定在其中，因而用密封组件密封电池壳的开口部分；

其中在步骤(a)中，从电池壳中角部分和过渡部分之间的第一个边界朝向盖部分和过渡部分之间的第二个边界形成具有连续曲面的过渡部分，并且

从第一边界到第二边界，曲面横截面的曲率半径从角部分横截面的曲率半径到盖部分的半径之间连续地变化。

14、根据权利要求13的棱柱形电池制造方法，在步骤(a)之前还包括步骤(A)

(A)预先向其内部填堵电池壳中开口部分的角部分的附近区域的步骤。

15、根据权利要求13的棱柱形电池制造方法，其中步骤(b)包括：

(B)在以沿着从电池壳外部表面到电池壳中心轴的方向施加压力的状态来旋转电池壳时，在盖部分的侧面上挤压形成凹槽的辊子，从而形成环形凹槽。

16、根据权利要求15的棱柱形电池制造方法，其中在步骤(B)中，在将棍子朝向电池壳开口方向将辊子挤压在盖部分的侧表面上时形成环形凹槽。

17、根据权利要求15的棱柱形电池制造方法，其中在步骤(B)中，挤压棍子的位置直接在第二边界之上。

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