CN202930467U - 二次电池及二次电池的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的二次电池具备电极端子、并列配置的多个电极板(4)、两端分别与所述电极端子和所述多个电极板(4)接合并用于电连接该电极端子和多个电极板(4)的层叠的多个连接板件(7)，层叠的所述多个连接板件(7)在所述电极端子和所述多个电极板(4)之间以蜿蜒状折叠。

Description

二次电池及二次电池的制造装置
技术领域
本发明涉及二次电池、二次电池的制造装置及制造方法。 
本申请以2010年2月9日在日本提出的特愿2010-26738号为优先权基础主张优先权，在此援引其内容。 
背景技术
层叠式二次电池的电极体是使端缘具有电极突片的正负电极板隔着隔板交互地层叠的构造。在专利文献1中公开了将从电极板引出的电极突片以形成束的状态直接与电极端子相连接的二次电池。 
在专利文献1中，在电极突片例如多到几百片的情况下，将电极突片结成束的操作和向电极端子连接的操作困难。另外，电极突片本身与电极板同样，薄到几μm～几mm，因而容易受到应力集中。尤其，在电极突片和电极端子的连接部分，容易受到电极突片损坏等损伤，可能发生因损伤引起的短路等使电池性能降低这样的问题。 
另一方面，在专利文献2中公开了电极体分割为多束的二次电池。该专利文献2公开的二次电池，针对每个分割电极体形成的束，电极突片形成束并与集电(电极)引线相接合，而且，电极引线也以在形成束并与电极端子接合之后折叠的状态收容于电池壳体中。由此，与将全部的电极突片直接与电极端子相连接的情况相比，与电极端子连接的根数变少，因而能够提高制造效率。 
现有技术文献 
专利文献 
专利文献1：日本特开2003-242957号公报 
专利文献2：日本特开2005-5215号公报 
发明内容
发明要解决的问题 
但是，如图14所示，专利文献2所公开的电极引线107，在形成束的状态下折叠1次。在此，专利文献2所公开的电极引线107还发挥弹性构件的功能，能够将电极稳定地收容于盖和壳体主体内，但是在图14所示的电极引线107的配置方式中，仅折叠1次，因而不能充分地发挥弹性构件的功能。 
另外，作为另外的问题，会因电极引线107本身的厚度，强制性地改变各电极引线107两端部的相对位置关系。在这种情况下，因为电极引线107的两端部与电极突片105、电极端子108接合/固定，所以会在电极引线107束的内侧的电极引线107a上产生压缩力，在外侧的电极引线107b上产生拉伸力。 
因而，会在电极引线107本身或其两端部的与电极突片105、电极端子108的接合部分(或固定部分)受到损伤。即，在电极引线107与电极突片105或电极端子108的接合部分，内侧的电极引线107a和外侧的电极107b产生方向彼此相反的应力，担心电极引线由此在上述接合部分被破坏。 
另外，虽然通过考虑弯折情况而预先改变各个电极引线107的长度能够防止损伤，但从部件数量增加、成束操作的困难方面来看，生产性恶化。 
本发明是为了解决上述问题而提出的，提供在将多个电极引线以形成束的状态进行折叠的情况下，也能够防止电极引线本身或其两端部的与电极突片、电极端子的接合部分的损伤，且生产性好的二次电 池。 
用于解决问题的手段 
本发明的二次电池具备；电极端子；并列配置的多个电极板；以及层叠的多个连接板件，该连接板件的两端分别与所述电极端子和所述多个电极板相接合，将该电极端子和该多个电极板电连接。层叠的所述多个连接板件在所述电极端子和所述多个电极板之间以蜿蜒状折叠。 
在此，作为连接板件，能够列举导电性的金属板材，例如设置于电极板的一缘端的电极突片或与电极突片相连接的电极引线等。 
根据上述结构，层叠的多个连接板件以蜿蜒状折叠，因而能够在电池壳体和盖之间发挥充分的弹性功能，由此在电池壳体内稳定地收容电极等，并且能够减轻/防止电极端子等与连接构件间的损伤。 
另外，本发明的二次电池的制造方法包括：将与层叠的多个电极板电连接的多个连接板件的一侧的端部与设置于电池盖的电极端子相固定而电接合的工序；在所述连接板件与所述电极端子相固定之后，将所述连接板件以蜿蜒状折叠的工序。 
根据该方法，制造的二次电池的电极引线束以蜿蜒状折叠，因而在电池壳体和盖之间发挥充分的弹性功能，由此能够在电池壳体内稳定地收容电极等，并且能够减轻或防止电极端子等与连接构件间的损伤。 
而且，本发明的二次电池的制造装置具备由层叠的多个电极板构成的第1电极单元及第2电极单元；和一端分别与所述第1电极单元及所述第2电极单元对应连接且另一端与固定于电池盖的电极端子连接的第1连接构件及第2连接构件。而且，本发明的二次电池的制造 装置具有：第1按压机构，使所述第1连接板件及所述第2连接板件向作为所述层叠方向的第1方向弯折；第2按压机构，使通过所述第1按压机构弯折了的所述第1连接板件及所述第2连接板件，向作为所述电极板的面方向的从所述面朝外的第2方向弯折；电池盖连接机构，使固定于所述电池盖的所述电极端子从所述第1方向抵接于向所述第2方向弯折了的所述第1连接板件及所述第2连接板件的端部，并使所述电极端子与所述第1连接板件及所述第2连接板件相连接；支撑所述电池盖的电池盖固定机构；以及第3按压机构，使与所述电极端子相连接的所述第1连接板件及所述第2连接板件，向所述第1方向的反方向即第3方向弯折。并且，通过所述第3按压机构和所述电池盖固定机构的共同动作，将所述电池盖的面配置成平行于所述第1方向，并且，将所述抵接的部分配置在所述电池盖和所述第1电极单元及所述第2电极单元之间。 
根据该制造装置，不仅使连接构件蜿蜒，还使电池盖的面朝向电极单元的层叠方向，因而使相电池壳体插入电极体的操作及电池壳体和电池盖通过焊接等的固定操作变得容易。 
发明的效果 
本发明能够提供即使在将多个连接板件(电极突片、电极引线等)以形成束的状态进行弯折的情况下，也能够防止电极引线本身或其两端部的与电极突片、电极端子的接合部分的损伤，由此生产性也良好的二次电池。 
附图说明
图1是本发明的实施方式的二次电池1的电池壳体的局部剖视的立体图。 
图2是本发明的实施方式的二次电池1的电极板单元的Y方向剖视图。 
图3是本发明的实施方式的二次电池1的电极板单元的立体图。 
图4是本发明的实施方式的二次电池1的电池壳体的Y方向剖视图。 
图5是本发明的实施方式的二次电池1的电池壳体的X方向剖视图。 
图6是表示本发明的实施方式的二次电池1的准备工序及电极引线接合工序的图。 
图7是表示本发明的实施方式的二次电池1的电极板单元层叠工序的图。 
图8是表示本发明的实施方式的二次电池1的电极突片弯折工序的图。 
图9是表示本发明的实施方式的二次电池1的电极引线弯折工序的图。 
图10是表示本发明的实施方式的二次电池1的电池盖封闭工序的图。 
图11是表示本发明的实施方式的二次电池1的电池盖封闭工序的图。 
图12是表示本发明的实施方式的二次电池1的电极引线束的折叠装置的立体图。 
图13是表示本发明的实施方式的二次电池1的电池盖封闭后的状态图。 
图14是在专利文献2的电极引线上产生的压缩力和拉伸力的作用图。 
图15是表示本发明的二次电池的生产方法的流程图。 
具体实施方式
下面，参照图1～图5说明本发明的二次电池的实施方式。作为本实施方式的二次电池例如为锂离子二次电池。在下面的说明中，参照各图中所示的XYZ直角坐标系说明各部分的位置关系。在此，X方向为电极板的层叠方向，Z方向为电极突片从电极板突出的方向，Y方向为与X方向和Z方向垂直的方向。 
如图1所示的本实施方式的二次电池1具备电池壳体2、电池盖3、电极板4(正极板41、负极板42)、电极突片5(正极突片51、负极突片52)、隔板6、电极引线7(正极引线71、负极引线72)、电极端子8(正极端子81、负极端子82)、隔离件9、电极单元10及电极体15。在二次电池1中，电极体15被分割为多个电极板单元10。分割而成的各电极板单元10具有正极板41、负极板42及隔板6，形成多个正极板41和负极板42隔着隔板6在X方向上交互地层叠的结构。 
此外，作为电连接电极板4和电极端子8的连接板件，考虑将电极突片5形成束来直接与电极端子8接合的情况或者通过电极引线7接合电极板4和电极端子8的情况等，在本实施方式中，在下面使用通过电极引线7进行接合的例子进行说明。 
图2及图3是说明电极单元10的结构的图。如图2所示，从正极板41的+Z方向的缘端突出的多个正极突片51大致垂直地向电极单元10的-X方向弯折，并形成束。形成束的多个正极突片51在电极板单元10的-X方向的缘端位置大致垂直地向+Z方向弯折，与正极引线71接合。如图2所示，处于电极板单元10的-X方向的端部的正极突片51与大致垂直地向+Z方向弯折的多个其他的正极突片51形成束，与正极引线71接合。 
在此，通过超声波接合方法等进行多个正极突片51和正极引线71的接合。这样，本实施例的电极单元10形成将在电极单元10内所具有的多个正极突片51形成束来与正极引线71接合的结构。电极板单元10内所具有的多个负极突片52，同样地形成束来与负极引线72接合。 
在图3中示出了多个正极突片51与正极引线71接合的结构和负极突片52形成束来与负极引线72接合的结构。此外，在电极单元10 中，被层叠的正极板41、负极板42及隔板6被束缚构件11固定来避免发生层叠偏移。此外，典型地，束缚构件11使用绝缘带。 
图4是本实施方式的二次电池1的电池壳体的Y方向剖视图，图5是本实施方式的二次电池1的电池壳体的X方向剖视图。如图4及图5所示，针对每个电极单元10形成束的多个正极突片51分别与对应于各电极单元10的正极引线71(1个正极引线对应于1个电极单元)相固定而电接合。并且，多个正极引线71也相互形成束，与正极端子81相固定而电接合，然后，如图4所示，呈蜿蜒状折叠偶数次。 
在本实施方式中，形成束的正极引线71呈S字状地折叠2次，收容于电池壳体2。同样地，针对每个电极单元10形成束的多个负极突片52与对应于各电极单元10的负极引线72电接合。然后，多个负极引线72也相互形成束，并在与负极端子82电接合之后，如图4所示，呈S字状地折叠2次收容于电池壳体2。 
此外，如图4及图5所示，在电池盖3的内表面3a和电极单元10的上表面10a间的间隙配置有与两者相抵接的隔离件9。隔离件9由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等绝缘材料构成，如后所述，起到对弯折了的电极引线7的配置位置进行固定的功能等。此外，该隔离件9不是必须的，可以适当地省略。 
在图4中，正极引线71及负极引线72呈蜿蜒状地折叠2次，但若仅考虑电极在电池壳体内的稳定性，则只要至少形成为蜿蜒状即可。当形成蜿蜒状时，对正极及负极引线作用弹簧那样的弹性力，所以能够将电极体15稳定地收容于电池壳体2内部的规定位置。 
在上述的本实施方式的二次电池1中，与各电极单元10相对应的多个正极引线71形成为相互形成束的结构，如图4所示，为多个正极引线71呈S字状地折叠2次的结构。另外，与各电极单元10相对应 的多个负极引线72构成为相互形成束的结构，如图4所示，是折叠成S字状的结构。这样，多个电极引线7(正极引线71及负极引线72)呈S字状地折叠2次，因而在这些电极引线7的两端部分别预先与电极突片5和电极端子8接合/固定的状态下进行折叠时，能够抑制在电极引线7上产生压缩力、拉伸力，从而能够防止电极引线7本身或其两端部的与电极突片5、电极端子8的接合部分产生损伤。 
详细说明这一点，相互形成束的正极及负极的电极引线7在呈S字状地折叠之前，一个端部与电极突片5相接合，另一个端部与电极端子8相接合。当从该状态将正极及负极的电极引线7弯折成U字状时，电极引线7的两端被固定，因而在各接合部分产生应力(以电极引线7束的位于中心的电极引线7为基准，外侧的电极引线为拉伸力，内侧的电极引线为压缩力)。就在该接合部分产生的应力而言，离上述电极引线7的束的中心越远则越大。 
然后，当为了形成S字而再一次进行U字状的弯折时，正极及负极的电极引线7被弯折2次，因而通过一次的弯折产生拉伸力，通过另一次的弯折受到压缩力。因而，使得在接合部分产生的应力相抵消。 
由此，如图4所示，通过将正极及负极的电极引线7弯折成S字状，电极引线7的接合部附近产生的应力相抵消而能够防止上述接合部分的损伤。另外，通过使多个电极引线弯折，能够防止在各电极引线7上产生的挠曲。 
另外，因为不需要考虑弯折而预先改变各个电极引线7的长度，所以生产性提高。而且，因为提高了上述的稳定性，即各电极板单元10固定在电池壳体2内，所以能够抑制各电极板单元10相对于外部的冲击或振动的位置偏移，防止电极板4、电极突片5、电极引线7等损伤，从而能够避免短路等电池性能降低的情况。 
此外，为了更可靠地抑制配置在电池壳体2内的电极等的位置偏移，可以经由该隔离件9使电池盖3的按压力作用于各电极单元10，形成电极单元10在隔离件9和电池壳体2的底板部分之间被按压的状态。 
接着，使用图15所示的流程图及图6～图13说明上述的本实施方式的二次电池的生产方法的各步骤。 
此外，图12表示在后述的步骤S4以后使用的电极引线7束的折叠装置50。该折叠装置50具备3个按压机构25、26、27和电池盖固定机构30。按压机构25、26、27各自具有按压构件21、22、211。促动器23、24能够沿着±X方向进退，促动器212能够沿着±Z方向进退。另外，电池盖固定机构30能够一边围绕Y轴旋转一边沿着X及Z方向移动。 
(步骤S1准备工序) 
在电连接电极突片5和电极引线7之前进行准备工序。具体地说，如图6所示，首先，针对每个电极单元10，通过按压构件20使从电极板4的+Z方向的端缘突出的多个电极突片5靠向电极单元10的-X方向并形成束。 
(步骤S2电极引线接合工序) 
如图6所示，针对每个电极单元10，使电极突片5束和对应于该电极单元10的电极引线7接合，使其电连接。通过超声波接合方法等接合电极突片5和电极引线7。 
(步骤S3电极单元层叠工序) 
如图7所示，使在电极引线接合工序中电极引线7分别与电极突片5接合了的多个电极单元10在X方向上层叠，并利用束缚构件11进行束缚。此外，该电极板单元层叠工序可以在步骤S1及步骤S2之 前进行。 
(步骤S4电极突片弯折工序) 
接着，如图8所示，通过按压构件21一边向-Z方向按压各电极单元10的电极引线7，一边使各电极突片5束向作为电极板4的层叠方向的+X方向弯折。结果，电极引线7在+X方向上形成束。在此，按压构件211配置在电极体15的旁边，进行待机以等待在步骤S5中进行动作。 
(步骤S5电极引线弯折工序) 
然后，如图9所示，通过使配置在电极体15的旁边的按压构件211向+Z方向移动，电极引线7束在按压构件21的+X方向缘端位置向+Z方向弯折，变为电极引线7的束的前端侧沿着+Z方向配设的状态。 
(步骤S6电极端子接合工序) 
接着，如图9所示，使电极引线7束与设置于电池盖3的电极端子8接合而电连接。例如通过铆接固定来进行该接合。具体地说，使弯折到+Z方向的电极引线7束不用重新弯折，使该束的端部的-X方向侧与处于电池盖3的内侧的电极端子8的端子面接合。 
此外，为了使接合操作变得容易，可以在与电极端子8接合之前，在规定位置整齐剪切电极引线7束的端部，将整齐剪切后的该端部接合或束缚以预先形成一体。 
(步骤S7电池盖封闭工序) 
然后，如图10所示，在固定了按压构件21的状态下，在+Z方向稍上方，将按压构件22从+X方向朝向-X方向插入，使得在俯视观察时按压构件22与按压构件21重叠。而且，对电池盖3进行支撑而配置的电池盖固定机构30，与按压构件21的动作同步地从-X方向朝向+X方向，并从+Z方向朝向-Z方向依次压出电池盖3。 
于是，电池盖3如图10所示的箭头P那样，顺时针地旋转90度，并且沿着垂直于电极体15的层叠方向的方向移动。通过使电池盖3朝向这样的位置移动，抵接的部分配置在各电极单元10和电池盖3之间。另外，电极体15向电池壳体2的插入操作及电池壳体2和电池盖3的焊接操作变得容易。 
由此，如图11所示，电极引线7的束被弯折而变成S字状。然后，除去按压构件21及22之后，一边利用电池盖3向-Z方向按压电极引线7束并且维持呈S字状的状态，一边如图13所示，将电池盖3固定于电池壳体2的开口部，形成了二次电池1。 
此外，电极引线7呈蜿蜒状地折叠偶数次(在本例中折叠2次而形成S字状)，但是若仅考虑电极在电池壳体内的稳定性，则不限于折叠偶数次，可以折叠3次以上的奇数次。即，只要以蜿蜒状折叠即可。 
不仅为了提高电极的稳定性，还为了使在电极引线7和电极端子8等的接合部附近产生的应力相抵消来减轻/防止上述接合部的损伤，优选在将电极引线7与电极端子8接合/固定之后，呈蜿蜒状地折叠偶数次的构成。 
在折叠装置50中，以在将电极引线7与电极端子8接合/固定之后使电极引线7弯折2次来形成S字状的方式，配置按压机构25、26、27，但在通过弯折3次以上的奇数次或4次以上的偶数次来使电极引线7蜿蜒的情况下，只要再适当地追加按压机构即可。 
【附图标记的说明】 
1…二次电池 
2…电池壳体 
3…电池盖 
3a…电池盖内表面 
4…电极板 
41…正极板 
42…负极板 
5、105…电极突片 
51…正极突片 
52…负极突片 
6…隔板 
7、107…电极引线 
71…正极引线 
72…负极引线 
8、108…电极端子 
81…正极端子 
82…负极端子 
9…隔离件 
10…电极单元 
10a…电极单元上面 
11…束缚构件 
15…电极体 
20、21、22、211…按压构件 
23、24、212…促动器 
25、26、27…按压机构 
30…电池盖固定机构 
50…折叠装置 

Claims (4)

1.一种二次电池，具备：
电极端子；
并列配置的多个电极板；以及
层叠的多个连接板件，该连接板件的两端分别与所述电极端子和所述多个电极板相接合，将该电极端子和多个电极板电连接；
层叠的所述多个连接板件在所述电极端子和所述多个电极板之间以蜿蜒状折叠。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，
层叠的所述多个连接板件，在两端固定于所述电极端子和所述多个电极板的状态下，在所述电极端子和所述多个电极板之间以所述蜿蜒状折叠偶数次。
3.如权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述连接板件是将设置于所述电极板的一缘端的电极突片集束多个的电极引线。
4.一种二次电池的制造装置，该二次电池具备：由层叠的多个电极板构成的第1电极单元及第2电极单元；和一端分别与所述第1电极单元及所述第2电极单元对应连接且另一端与固定于电池盖的电极端子连接的第1连接构件及第2连接构件，
该二次电池的制造装置具有：
第1按压机构，使所述第1连接板件及所述第2连接板件向作为所述层叠方向的第1方向弯折；
第2按压机构，使通过所述第1按压机构弯折了的所述第1连接板件及所述第2连接板件，向作为所述电极板的面方向的从所述面朝外的第2方向弯折；
电池盖连接机构，使固定于所述电池盖的所述电极端子从所述第1 方向抵接于向所述第2方向弯折了的所述第1连接板件及所述第2连接板件的端部，并使所述电极端子与所述第1连接板件及所述第2连接板件相连接；
支撑所述电池盖的电池盖固定机构；以及
第3按压机构，使与所述电极端子相连接的所述第1连接板件及所述第2连接板件，向所述第1方向的反方向即第3方向弯折；
通过所述第3按压机构和所述电池盖固定机构的共同动作，将所述电池盖的面配置成平行于所述第1方向，并且，将所述抵接的部分配置在所述电池盖和所述第1电极单元及所述第2电极单元之间。 
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