CN209282296U - 电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池。该电池(50)具备电池盒(1)、设在电池盒(1)外部的外部端子(8、18)、及具有能将外部端子(8、18)铆接固定在电池盒(1)上的铆接部的铆钉(10、19)，铆接部在与轴部的轴线垂直的方向上具有圆形截面，铆接部被构成为，其最大直径D[mm]、其轴向长度H[mm]、以及其杨氏模量E[Pa]满足数式：1/(E×D×H³)＜5×10^－10。基于该结构，在电池(50)的制造期间或使用期间即便是外部端子(8、18)受到外力作用，铆接部也不容易发生变形，因而能确保铆接部周围具有较高的气密性。

Description

电池

技术领域

本实用新型涉及电池，特别是一种外部端子由铆钉铆接固定在电池盒上的电池。

背景技术

通常，电动车、混合动力车、插电式混合动力车等车辆上装设有作为驱动电源的锂离子二次电池等电池。该电池被构成为，在电池盒的内部容放有电极体的同时，在电池盒的外部设置有外部端子，电极体与外部端子电连接。另外，作为将外部端子固定在电池盒上的固定方式，现有技术中通常采用铆接固定方式。

上述铆接固定方式为，通过安插将外部端子的板状部分及电池盒穿通的金属制铆钉，并使该铆钉的外侧端部产生塑性变形而形成铆接部，然后使外部端子的板状部分夹在该铆接部与电池盒之间，而将外部端子铆接固定在电池盒上。

然而，现有技术的上述电池中，存在铆接部周围的电池盒气密性容易降低的问题。详细而言，在电池的制造期间或使用期间，外部端子有时会受到外力作用，从而铆接固定有可能变得松弛，即，铆接部与外部端子之间有可能产生间隙。在此情况下，容放在电池盒内的电解液有可能通过该间隙而泄漏到外部。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种即便是在制造期间或使用期间外部端子受到外力作用，铆钉的铆接部也不容易产生变形，能确保铆接部周围有较高的气密性的电池。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种电池，该电池具备，容放电极体和电解液的电池盒；设置在所述电池盒的外部的外部端子；及具有能穿通所述电池盒及所述外部端子的轴部、和形成在所述轴部的一个端部并能将所述外部端子铆接固定在所述电池盒上的铆接部的铆钉，其特征在于：所述铆钉的所述铆接部在与所述轴部的轴线垂直的方向上具有圆形截面，所述铆接部被构成为，其最大直径D[mm]、其轴向长度H[mm]、以及其材料的杨氏模量E[Pa]满足以下数式(1)，

1/(E×D×H³)＜5×10^－10···(1)。

另外，本实用新型的上述电池中，较佳为，所述铆钉还具有形成在所述轴部的另一个端部并与所述电极体电连接的内部端子。

另外，本实用新型的上述电池中，较佳为，所述铆钉包括与所述电极体的正极电连接的铝制的正极侧铆钉、及与所述电极体的负极电连接的铜制的负极侧铆钉。

进一步，本实用新型的上述电池中，较佳为，所述外部端子包括由所述正极侧铆钉铆接固定在所述电池盒上的铝制的正极侧外部端子、及由所述负极侧铆钉铆接固定在所述电池盒上的铜制的负极侧外部端子。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的电池的结构的概要正视图。

图2是表示图1中的A－A线截面的一部分的概要截面图。

图3是表示参数k与压差p之间的关系的试验结果图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型的实施方式进行说明。

＜电池的结构＞

图1是表示本实用新型的实施方式的电池50的结构的概要正视图。在此，电池50是锂离子二次电池，其具备正视时为大致矩形的电池盒1、容放在电池盒1内部的电极体2和电解液(未图示)、设置在电池盒1的宽度方向的一端的正极侧单元3、及设置在电池盒1的宽度方向的另一端的负极侧单元4。

图2是表示图1中的A－A线截面的一部分的概要截面图。电池盒1是由金属或树脂等构成的中空壳体。该电池盒1具有形状大致为长方体且上部有开口的盒体主体5、及将该盒体主体5的开口封闭的板状的盖构件6。在盖构件6上形成有贯通其宽度方向的一个端部的通孔61。另外，在盖构件6的宽度方向的另一个端部也形成有与通孔61相同的通孔(未图示)。

图中未详细示出，但电极体2是通过将板状或薄片状的多个正极和负极置于绝缘性隔板之间进行层叠而构成的。另外，电解液是非水溶剂中含有支持盐的非水电解液。另外，作为电极体2和电解液，可以是任何具有公知结构和组成成分的电极体和电解液。

如图2所示，正极侧单元3具备：配置在电池盒1外部的绝缘构件7、同样配置在电池盒1外部的正极侧外部端子8、配置在电池盒1内部的密封构件9、及以穿通这些构件(9、7、8)的方式从电池盒1的内部向外部延伸的正极侧铆钉10。

绝缘构件7发挥使正极侧外部端子8与电池盒1间电绝缘的作用。该绝缘构件7是由树脂等构成的板状部材，如图1及图2所示，其上侧形成有端子容置槽71，并且，在容置槽71的底部形成有将该容置槽71的底部贯通的第一铆钉插通孔72。如此构成的绝缘构件7如图2所示那样，以下侧的面紧贴着盖构件6的外侧的面的状态配置在电池盒1之上。并且，绝缘构件7相对于盖构件6被定位为，其第一铆钉插通孔72位于通孔61的正上方。

正极侧外部端子8发挥将电极体2所蓄积的电力供给外部装置(未图示)的作用。该正极侧外部端子8是通过用铝将板状的板部11(如图2所示)与突起状的销部12(如图2所示)一体地成型而构成的。另外，板部11上形成有将与销部12相反的一侧的端部贯通的第二铆钉插通孔111。如此构成的正极侧外部端子8如图2所示那样被容放在绝缘构件7的端子容置槽71的内部，从而被配置为不与电池盒1的盖构件6接触的状态。并且，正极侧外部端子8的第二铆钉插通孔111位于绝缘构件7的第一铆钉插通孔72的正上方。

密封构件9发挥将盖构件6与正极侧铆钉10之间的间隙堵塞以提高电池盒1的气密性的作用、以及使正极侧铆钉10与电池盒1间电绝缘的作用。该密封构件9是由树脂等构成的板状构件，如图2所示，其下侧形成有端子嵌合槽13，其上侧形成有突起部14，另外，在端子嵌合槽13的底部形成有将突起部14贯通的第三铆钉插通孔141。如此构成的密封构件9以突起部14嵌合在盖构件6的通孔61内，上侧的面紧贴着盖构件6的内侧的面的状态配置在电池盒1内部。

正极侧铆钉10发挥将正极侧外部端子8铆接固定在电池盒1上的作用、以及实现正极侧外部端子8与电极体2间的电连接的作用。如图2所示，该正极侧铆钉10是通过用铝将圆柱形的轴部15、位于轴部15的一个端部且直径D大于轴部15直径的圆柱形铆接部(简称铆接部)16、及位于轴部15的另一个端部的内部端子17一体地成型而构成的。另外，内部端子17具有直径大于轴部15直径的圆柱形脱落防止部171、和从脱落防止部171的周缘沿轴部15的轴向朝下方延伸的集电部172。

如此构成的正极侧铆钉10如图2所示那样被安装成，轴部15依次插在密封构件9的第三铆钉插通孔141、绝缘构件7的第一铆钉插通孔72、及正极侧外部端子8的第二铆钉插通孔111中，内部端子17的脱落防止部171嵌合在密封构件9的端子嵌合槽13中。如此，在正极侧铆钉10的铆接部16的按压力的作用下，正极侧外部端子8被铆接固定在电池盒1上。另外，构成正极侧铆钉10的内部端子17的集电部172与电极体2的正极(未图示)接触。由此，正极侧铆钉10分别与电极体2的正极及正极侧外部端子8电连接。

图1所示的负极侧单元4与正极侧单元3一样，具备设置在电池盒1外部的绝缘构件7、同样设置在电池盒1外部的负极侧外部端子18、设置在电池盒1内部的密封构件(未图示)、及以穿通这些构件的方式从电池盒1内部向外部延伸的负极侧铆钉19。

该负极侧单元4不同于正极侧单元3之处在于：负极侧外部端子18和负极侧铆钉19分别是由铜一体成型的构件，且负极侧铆钉19与电极体2的负极接触。除此之外，负极侧单元4的结构与正极侧单元3的结构相同，因而在此省略其说明。

＜铆接部的弯曲刚度与电池盒的气密性之间的关系＞

本申请的发明人认为，正极侧外部端子8或负极侧外部端子18受到外力作用后铆接固定变得松弛是因为铆接部16的刚度不足而导致铆接部16变形。对此，本申请的发明人重新定义了表示铆接部16的弯曲刚度的参数k，并对该参数k与电池盒1的气密性之间的关系进行了分析。具体而言，首先，将铆接部16看作悬臂梁时，其前端的变形量δ可用下述的数式(2)表示。其中，W表示作用于铆接部16的前端的负荷；H表示铆接高度(铆接部16的轴向长度)；E表示构成铆接部16的材料的杨氏模量；I表示铆接部16的截面二阶矩，则

δ＝W×H³/3×E×I···(2)。

在此，为了简化计算而将铆接部16的截面形状当作矩形，则可将其截面二阶矩I表示为，I＝bh³/12(b表示宽度方向的尺寸；h表示厚度方向的尺寸)。因而，可将数式(2)变形为下述的数式(3)。

δ＝12×W×H³/3×E×b×h³···(3)

另外，本申请的发明人通过将数式(3)简化，而获得了下述数式(4)所示的表示铆接部16的弯曲刚度的参数k，数式(4)中，D表示铆接径(铆接部16的最大直径)，即，

k＝1/(E×D×H³)···(4)

此外，本申请的发明人还实施了调查试验，对该参数k与电池盒1的压差p(即，电池盒1的内部与外部之间的压力差)之间的关系进行了调查。图3是表示参数k与压差p之间的关系的试验结果图。图3中，菱形的标记表示正极侧铆钉10为铝制时的试验结果，正方形的标记表示正极侧铆钉10为铜制时的试验结果。

根据该试验结果，本申请的发明人发现，在k＜5×10^－10的范围内，压差p1在预定阈值以上，因而能充分确保电池盒1的气密性；相反，在k≧5×10^－10的范围内，压差p2小于预定阈值，因而不能充分确保电池盒1的气密性。

因而，上述电池50中，正极侧铆钉10被构成为，具有圆柱形铆接部16，即，该圆柱形铆接部16在与轴部15的轴线垂直的方向上具有圆形截面，并且，该圆柱形铆接部16被构成为，其最大直径D[mm]、其轴向长度H[mm]、以及其材料的杨氏模量E[Pa]满足数式：1/(E×D×H³)＜5×10^－10。另外，如上所述那样，负极侧单元4的结构与正极侧单元3的结构相同，因而负极侧铆钉19的铆接部的结构与正极侧铆钉10的铆接部16的结构相同。从而，采用具有上述结构的正极侧铆钉10和负极侧铆钉19，参数k在k＜5×10^－10的范围内，因而能充分确保电池盒1的气密性。

＜作用和效果＞

如上所述，基于本实施方式的电池50，正极侧铆钉10的铆接部16和负极侧铆钉19的铆接部被构成为参数k在k＜5×10^－10的范围内，因而具有足够的弯曲刚度，所以，即便是在电池50的制造期间或使用期间正极侧外部端子8或负极侧外部端子18受到外力作用，各自的铆接部也不容易变形。因而，能抑制各自的铆接部与正极侧外部端子8或负极侧外部端子18之间产生间隙，从而能防止容放在电池盒1内部的电解液从该间隙泄漏到外部的情况发生。

＜变形例＞

本实施方式中，对电池50为锂离子二次电池的例子进行了说明，但本实用新型不局限于此，电池50只要是能取出电能的蓄电装置即可，可以是一次电池，也可以是二次电池等。作为二次电池，例如除了金属锂二次电池、钠二次电池、镍氢电池、镍镉电池等蓄电池(即，化学电池)以外，双电层电容器等电容器(即，物理电池)也可以采用本实用新型的电池50的结构。

另外，本实施方式中，正极侧铆钉10为铝制，负极侧铆钉19为铜制。但本实用新型不局限于此，作为构成正极侧铆钉10和负极侧铆钉19的材料，可以采用能将正极侧外部端子8或负极侧外部端子18铆接固定在电池盒1上的任何金属材料。

另外，本实施方式中，构成正极侧外部端子8的材料与构成正极侧铆钉10材料相同；构成负极侧外部端子18的材料与构成负极侧铆钉19的材料相同。但是，作为构成正极侧外部端子8的材料，也可以采用与正极侧铆钉10不同的导电性材料。同样，作为构成负极侧外部端子18的材料，也可以采用与负极侧铆钉19不同的导电性材料。

本实施方式中，采用了将与电极体2相连的内部端子17作为正极侧铆钉10或负极侧铆钉19的一部分的结构。然而，也可以将该内部端子17设置为独立于正极侧铆钉10或负极侧铆钉19的构件。

另外，本实用新型的技术范围不局限于上述实施方式，在不超越权利要求书的范围及本实用新型的构思的范围的情况下，可以进行各种变更。

Claims (4)

1.一种电池，具备容放电极体和电解液的电池盒；设置在所述电池盒的外部的外部端子；及具有能穿通所述电池盒及所述外部端子的轴部、和形成在所述轴部的一个端部并能将所述外部端子铆接固定在所述电池盒上的铆接部的铆钉，其特征在于：

所述铆钉的所述铆接部在与所述轴部的轴线垂直的方向上具有圆形截面，

所述铆接部被构成为，其最大直径D[mm]、其轴向长度H[mm]、以及其材料的杨氏模量E[Pa]满足数式：1/(E×D×H³)＜5×10^－10。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于：

所述铆钉还具有形成在所述轴部的另一个端部并与所述电极体电连接的内部端子。

3.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于：

所述铆钉包括与所述电极体的正极电连接的铝制的正极侧铆钉、及与所述电极体的负极电连接的铜制的负极侧铆钉。

4.如权利要求3所述的电池，其特征在于：

所述外部端子包括由所述正极侧铆钉铆接固定在所述电池盒上的铝制的正极侧外部端子、及由所述负极侧铆钉铆接固定在所述电池盒上的铜制的负极侧外部端子。