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CN106887536B - 方形二次电池 - Google Patents

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CN106887536B CN201710129674.5A CN201710129674A CN106887536B CN 106887536 B CN106887536 B CN 106887536B CN 201710129674 A CN201710129674 A CN 201710129674A CN 106887536 B CN106887536 B CN 106887536B
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梶原浩一
小口勇人
樋园武
江川博昭
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

本发明提供一种防止使电池罐与盖焊接时的飞溅导致的金属异物混入电池内部的方形二次电池，包括：隔着隔膜使正极体和负极体卷绕为扁平形状的发电体；收容该发电体、具有开口部的方形的电池罐；和密封该电池罐的开口部的盖，其中盖具有在与开口部相对的面、以闭塞开口部的方式扩展的闭塞部；在比该闭塞部靠盖的外周端部侧设置的槽部；在比该槽部靠盖的外周端部侧设置的凸部；和在比该凸部靠盖的外周端部侧设置、与电池罐的侧壁部的上端抵接的抵接部，槽部和凸部在与开口部相对的面一侧沿着电池罐的侧壁设置，抵接部的盖厚度比闭塞部的盖厚度薄，比闭塞部的盖厚度的一半厚，槽部的盖厚度比抵接部的盖厚度厚。

Description

方形二次电池
本案是申请号为201280075117.5、申请日为2012年8月31日的同名专利申请的分案申请
技术领域
本发明涉及例如用于车载用途等的方形二次电池。
背景技术
近年来，作为电动车等的动力源，能量密度高的锂离子二次电池的开发正在进展。在车载用途的二次电池中，与用于移动电话等相比流过较大电流，因此防止水分混入和电解液泄漏是重要的，密闭性成为课题。例如，专利文献1中，公开了在电池罐中收容卷绕组并注入电解液后，在电池罐上焊接盖而使电池箱体密闭的结构。此外，专利文献2中，公开了在方形二次电池中在盖的背面设置了凸部的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-97770号公报
专利文献2：日本特开2004-31027号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1中，为了使电池箱体密闭而将电池罐与电池盖通过焊接接合。通过焊接进行的接合虽然可靠性提高，但是存在焊接时产生的飞溅作为金属异物混入电池内部，成为微小电路的原因的可能性。
本发明的目的在于提供一种可靠性高的方形二次电池，其防止在金属制的电池罐上焊接电池盖时，因飞溅导致的金属异物混入电池内。
解决上述课题的本发明的方形二次电池包括：方形的电池罐，该电池罐具有矩形的底壁部、从该底壁部竖起的方筒状的侧壁部、在该侧壁部的上端向上方开放的开口部；和电池盖，该电池盖与该电池罐的侧壁部的上端被焊接而将所述开口部密封，所述方形二次电池的特征在于：所述电池盖具有向所述电池罐内突出、与所述电池罐的侧壁部的内表面相对并沿着所述侧壁部的周向在整周连续的凸部，在比该凸部靠外侧的位置与所述电池罐的侧壁部的上端抵接的抵接部的盖厚度具有在比所述凸部靠内侧的位置闭塞所述开口部的闭塞部的盖厚度的一半厚、且比所述闭塞部的盖厚度薄的厚度。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可靠性高的方形二次电池，其能够防止在电池罐焊接电池盖时因飞溅导致的金属异物混入电池内。此外，上述以外的课题、结构和效果通过以下实施方式的说明而阐明。
附图说明
图1是第一实施方式的方形二次电池的外观立体图。
图2是第一实施方式的方形二次电池的分解立体图。
图3是表示使发电体的一部分展开后的状态的分解立体图。
图4是从下面侧观察第一实施方式的盖的立体图。
图5是表示第一实施方式的盖的下表面的平面图。
图6是表示第一实施方式的电池罐与盖的接合部分的截面图。
图7是表示图6的分解状态的截面图。
图8是表示第二实施方式的电池罐与盖的接合部分的截面图。
图9是表示图8的分解状态的截面图。
图10是说明现有例的图。
图11是说明其他现有例的图。
具体实施方式
接着，对于本发明的实施方式参考附图在以下详细说明。
本实施方式的方形二次电池包括：方形的电池罐，该电池罐具有矩形的底壁部、从该底壁部竖起的方筒状的侧壁部、在该侧壁部的上端向上方开放的开口部；和电池盖，该电池盖与该电池罐的侧壁部的上端被焊接而将开口部密封，上述方形二次电池的特征在于：电池盖具有向电池罐内突出、与电池罐的侧壁部的内表面相对并沿着上述侧壁部的周向在整周连续的凸部，在比凸部靠外侧的位置与电池罐的侧壁部的上端抵接的抵接部的盖厚度具有在比凸部靠内侧的位置闭塞开口部的闭塞部的盖厚度的一半厚、且比闭塞部的盖厚度薄的厚度。
[第一实施方式]
图1是本实施方式的方形二次电池的外观立体图。
方形二次电池C1具备电池罐1和盖(电池盖)6。在电池罐1内，收容有发电体3(参考图2)，电池罐1的开口部1a被盖6密封。盖6通过激光焊接与电池罐1接合，由该电池罐1和盖6构成密闭的电池容器。在盖6设置有正极外部端子8A和负极外部端子8B。通过正极外部端子8A和负极外部端子8B对发电体3(参考图2)充电，并对外部负载供给电力。在盖6一体地设置有排气阀10，电池容器内的压强上升时，排气阀10打开，从内部排出气体，使电池容器内的压力降低。由此，确保方形二次电池C1的安全性。
接着，参考图2，说明方形二次电池C1的电池罐1内的结构。
图2是本实施方式的方形二次电池的分解立体图。
方形二次电池C1的电池罐1是所谓的方形，具有矩形的底壁部22、从底壁部22竖起的方筒状的侧壁部21、在侧壁部21的上端向上方开放的开口部1a。在电池罐1内，隔着绝缘片2收容有发电体3。发电体3是隔着隔膜使正极体和负极体卷绕为扁平形状的电极组，在卷绕轴方向的两端面侧，设置有未涂覆正极合剂和负极合剂的电极箔露出部31c、32c。
发电体3被卷绕为扁平形状，因此具有截面是半圆形的相互相对的一对弯曲部，和在这一对弯曲部之间连续地形成的平面部。发电体3以卷绕轴方向沿着电池罐1的横宽方向(宽度方向)的方式，从一方的弯曲部侧插入电池罐1内，另一方的弯曲部侧配置在上部开口侧。
在发电体3的平面部且作为电极箔露出部的正极连接部31d和负极连接部32d，至少一部分被捆扎为平板状，分别与正极集电板(集电端子)4A的一端和负极集电板(集电端子)4B的一端重叠并连接。
正极集电板4A的另一端和负极集电板4B的另一端分别与正极外部端子8A和负极外部端子8B连接。在正极集电板4A设置有当流过过大电流的情况下切断电流的电流切断单元(熔断器)44。电流切断单元44具有例如在正极集电板4A的一部分设置宽度窄的部分，该部分因过大电流而熔断，使正极集电板4A分离为发电体3侧和正极外部端子8A侧的结构。其中，本实施方式中，电流切断单元44设置在正极集电板4A，但也可以设置在负极集电板4B，或者设置在正极集电板4A和负极集电板4B双方。此外，电流切断单元44只要是异常时切断电流的结构即可，不限于上述结构。
为了使正极集电板4A和负极集电板4B、以及正极外部端子8A和负极外部端子8B分别与盖6电绝缘，在盖6设置有垫片5和绝缘板7。此外，从注液口9向电池罐1内注入电解液后，在盖6通过激光焊接接合注液塞11而将注液口9密封，使方形二次电池C1密闭。
电池罐1和盖6的材料使用作为金属制材料的铝或铝合金。正极集电板4A和正极外部端子8A的材料使用铝或铝合金。负极集电板4B和负极外部端子8B的材料使用铜或铜合金。
正极外部端子8A、负极外部端子8B具有与未图示的汇流条等焊接接合的焊接接合部。焊接接合部具有从盖6向上方突出的长方体的块形状，具有下表面与盖6的表面相对、上表面在规定高度位置与盖6平行的结构。
在正极外部端子8A的焊接接合部的下表面，一体地设置有用于使正极外部端子8A与正极集电板4A连接的正极连接部12A。此外，在负极外部端子8B的焊接接合部的下表面，一体地设置有用于使负极外部端子8B与负极集电板4B连接的负极连接部12B。
正极连接部12A、负极连接部12B具有从正极外部端子8A、负极外部端子8B的下表面分别突出、前端能够插入到盖6的贯通孔6A、6B的圆柱形状。正极连接部12A、负极连接部12B贯通盖6并比正极集电板4A、负极集电板4B的基部41A、41B更向电池罐1的内部侧突出，前端被铆接，使正极外部端子8A、负极外部端子8B和正极集电板4A、负极集电板4B一体地固定于盖6。在正极外部端子8A、负极外部端子8B与盖6之间隔着垫片5，在正极集电板4A、负极集电板4B与盖6之间隔着绝缘板7。
正极集电板4A、负极集电板4B具有：与盖6的下表面相对地配置的矩形板状的基部41A、41B；和在基部41A、41B的侧端弯折，沿着电池罐1的宽面向底面侧延伸，以与发电体3的正极连接部31d、负极连接部32d相对并重叠的状态下连接的连接端部42A、42B。在基部41A、41B分别形成有用于正极连接部12A、负极连接部12B插通的开口孔43A、43B。
图3是表示使发电体的一部分展开后的状态的分解立体图。
发电体3是隔着隔膜33使正极体31和负极体32卷绕为扁平形状的电极组。正极体31是在正极箔31a的两面涂覆正极合剂31b而成，在正极箔31a的宽度方向一侧具有未涂覆的正极箔露出部31c。
负极体32是在负极箔32a的两面涂覆负极合剂32b而成，在负极箔32a的宽度方向另一侧具有未涂覆的负极箔露出部32c。以正极箔露出部31c和负极箔露出部32c分别在卷绕轴方向上位于相反侧的方式被卷绕。
图4是从下面侧(二次电池内部侧)观察盖的立体图，图5是表示盖的下表面(二次电池内部侧)的平面图。
盖6具有闭塞电池罐1的开口部1a的大小的平板形状。在盖6配置有贯通孔6A、6B、注液口9和排气阀10。盖6具有：以大致固定的盖厚度以闭塞开口部1a的方式扩展的闭塞部54；和在比闭塞部54靠外侧以比闭塞部54薄的盖厚度在盖6的外周端在整周延伸并与电池罐1的侧壁部21的端部(上端)抵接的抵接部52。
在抵接部52的内侧，设置有向电池罐1内突出、与电池罐1的侧壁部21的内表面相对并沿着侧壁部21的周向在整周连续的凸部51。进而，在凸部51的内侧设置有槽53。槽53在闭塞部54中凹陷地设置。
图6是表示电池罐与盖的接合部分的截面图，图7是表示图6的分解状态的截面图。
盖6的抵接部52以与电池罐1的侧壁部21的端部抵接的状态，从电池罐1的外侧即侧方(图中左侧)被激光焊接，在盖6的抵接部52与电池罐1的侧壁部21的端部之间形成焊接部61而相互接合。焊接部61在盖6的外周端在整周连续地形成，将电池罐1的开口部密封。
凸部51与电池罐1的侧壁部21的内表面相对。此时，为了使凸部51恰当地(合理地)嵌在电池罐1的侧壁部21的内侧，存在将凸部51的尺寸公差设定为比电池罐1的侧壁部21的内侧尺寸小，在凸部51与电池罐1的侧壁部21之间产生间隙的情况。
在盖6的整周连续的抵接部52、凸部51、槽53能够通过冲压加工容易地成形。凸部51能够使用形成盖厚度比闭塞部54薄的抵接部52和槽53时产生的余部(余料)形成。凸部51以从抵接部52向电池罐1内突出的高度成为规定高度L的方式形成。由此，能够使电池罐1的侧壁部21的端部与盖6对向的长度距离延长相当于高度L的量。
图10是说明用于说明本实施方式的作用效果的比较例的图，与图6对应。
图10所示的比较例的方形二次电池具有盖106具有一定的厚度Tc的平板形状。此外，使该盖106的抵接部152载置在电池罐101的侧壁部121的端部，从侧方对侧壁部121与抵接部152之间进行激光焊接。激光焊接的飞溅S可能通过侧壁部121的端部与盖106的抵接部152之间，向电池罐1的内部落下。
特别是使焊接部161的前端深度加深，想要更可靠地进行密封的情况下，与焊接部161的前端深度加深相应地，侧壁部121的端部与盖6的抵接部152之间的间隙的长度距离H缩短，飞溅(飞溅物)S易于进入电池罐1内。
与此相对，在本实施方式中，如图6所示，在盖6设置有凸部51，确保与电池罐1的侧壁部21的端部之间形成的间隙的长度距离延长仅相当于凸部51的量。从而，从电池罐1的外侧对侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间进行激光焊接使其接合的情况下，能够使飞溅积极地附着在侧壁部21的内壁面21a或凸部51的相对面51a上而停留在侧壁部21与凸部51之间。从而，能够有效地防止飞溅通过侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间的间隙而向电池罐1的内部落下。
激光焊接的情况下，使焊接部61的前端深度加深时，基端侧的焊接宽度也与其相应地扩大。从而，为了更深地焊接而可靠地进行密封，抵接部52需要具有规定的盖厚度。本实施方式中，将抵接部52的盖厚度Tu设定为比闭塞部54的盖厚度Tt的一半厚、并且比闭塞部54的盖厚度Tt薄的厚度(Tt＞Tu＞(Tt/2))，能够确保焊接部61的焊接量尽可能大，使焊接部61的深度变深。
使焊接部61的深度加深时，相对地，侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间的间隙的长度距离H缩短，而在本实施方式中，在盖6设置凸部51，确保与电池罐1的侧壁部21的端部之间形成的间隙的长度距离延长相当于凸部51的高度L的量。从而，能够有效地防止飞溅通过侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间的间隙而向电池罐1的内部落下。由此，能够提供防止从电池罐1的外侧用激光焊接盖6时，因飞溅导致金属异物混入电池罐1内的可靠性高的方形二次电池C1。
此外，上述实施方式中，以在凸部51的内侧设置槽53的情况为例进行了说明，但不限于此，只要使凸部51形成为规定高度即可，槽53不是必需的。
[第二实施方式]
接着，对于第二实施方式用图8、图9、图11在以下说明。
图8是表示电池罐与盖的接合部分的截面图，图9是表示图8的分解状态的截面图。其中，对于与第一实施方式同样的构成要素附加相同的符号，省略其详细说明。
本实施方式中的特征在于，在电池罐1的侧壁部21的端部设置高低差23，使电池盖6嵌入电池罐1的侧壁部21的内侧，对电池盖6与电池罐1的侧壁部21之间从电池罐1的上方进行激光焊接使其接合，将电池罐1密封的结构。
在电池罐1的侧壁部21的端部设置有高低差(台阶)23。高低差23在侧壁部21的端部的内侧呈周状连续地设置。盖6的抵接部52抵接于高低差23，对侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间从电池罐1的外侧即上方利用激光焊接进行焊接。由此，在与电池罐1的侧壁部21的端部之间形成焊接部62。焊接部62沿着盖6的外周在整周连续地形成，将电池罐1的开口部密封。
凸部51相对于电池罐1的侧壁部21的内侧在整周相对。此时，为了使凸部51恰当地嵌在电池罐1的侧壁部21的内侧，将凸部51的尺寸公差设定为比电池罐1的侧壁部21的内侧尺寸小，存在凸部51与电池罐1的侧壁部21之间产生间隙的情况。
图11是说明用于说明本实施方式的作用效果的比较例的图，与图8对应。
图11所示的比较例的方形二次电池具有盖106具有一定的厚度Tc的平板形状。此外，使该盖106的抵接部152载置在侧壁部121的端部的高低差123，从盖106的上方对侧壁部121与抵接部152之间进行激光焊接使其接合。从而，侧壁部121与抵接部152相对的长度距离较短，激光焊接的飞溅S可能通过侧壁部121的高低差123与盖106的抵接部152之间，向电池罐1的内部落下。
激光焊接中，使焊接部162的前端深度加深时，基端侧的焊接宽度也与其相应地扩大。从而，优选焊接部162尽可能配置在电池罐1的内侧(图中右侧)的位置。从而，高低差123需要减小从侧壁部121的内表面起凹陷的量Ts。从而，侧壁部121的端部与盖6的抵接部152之间的间隙的长度距离缩短，飞溅S易于进入电池罐1内。
与此相对，本实施方式中，如图8所示，在盖6设置凸部51，确保与电池罐1的侧壁部21的端部之间形成的间隙的长度距离延长相当于凸部51的量。从而，对侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间从电池罐1的外侧进行激光焊接的情况下，能够使飞溅积极地附着在侧壁部21或凸部51而停留在侧壁部21与凸部51之间。从而，能够有效地防止飞溅通过侧壁部21的端部与盖6的抵接部52之间的而向电池罐1的内部落下。
根据以上所述，能够提供防止从电池罐1的外侧用激光焊接盖6时，因飞溅导致金属异物混入电池内的可靠性高的方形二次电池C1。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离权利要求的范围中记载的本发明的主旨的范围中，进行各种设计变更。例如，上述实施方式是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的所有结构。此外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，此外，也能够在某个实施方式的结构中添加其他实施方式的结构。进而，对于各实施方式的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。
符号说明
1 电池罐
1a 开口部
3 发电体(电极组)
4A 正极集电板(集电端子)
4B 负极集电板
6 盖(电池盖)
8A 正极外部端子(外部端子)
8B 负极外部端子
12A 正极连接部
12B 负极连接部
21 侧壁部
22 底壁部
51 凸部
52 抵接部
53 槽
54 闭塞部
61、62 焊接部
C1 方形二次电池

Claims (1)

1.一种方形二次电池，其包括：隔着隔膜使正极体和负极体卷绕为扁平形状的发电体；收容该发电体、具有开口部的方形的电池罐；和密封该电池罐的开口部的盖，所述方形二次电池的特征在于：
所述盖具有在与所述开口部相对的面、以闭塞所述开口部的方式扩展的闭塞部；在比该闭塞部靠所述盖的外周端部侧设置的槽部；在比该槽部靠所述盖的外周端部侧设置的凸部；和在比该凸部靠所述盖的外周端部侧设置、与所述电池罐的侧壁部的上端抵接的抵接部，
所述槽部和所述凸部在与所述开口部相对的面一侧沿着所述电池罐的侧壁设置，在所述凸部与所述电池罐的侧壁的内壁面之间具有间隙，
所述抵接部的盖厚度比所述闭塞部的盖厚度薄，比所述闭塞部的盖厚度的一半厚，
所述槽部的盖厚度比所述抵接部的盖厚度厚。
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