CN103314470B - 蓄电元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄电元件及其制造方法，不但能够使结构简单，而且即使由于振动等而导致的应力集中在连通内外的端子上，也能够维持足够的气密性。该蓄电元件包括：具有从外装体向外部露出的露出面的连接部件（14）、配置在外装体的内部且与连接部件（14）连接的集电体（13）、配置在外装体的内部且与集电体（13）连接的发电元件（2）。集电体（13）固定在外装体上。

Description

蓄电元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种蓄电元件及其制造方法。

背景技术

目前，已经公知一种具有发电元件、与发电元件电连接的集电连接板、与集电连接板电连接的端子、收纳发电元件与集电连接板的电池容器和供端子贯通的盖板，由端子与盖板铆接固定集电连接板的蓄电元件的一例即非水电解质二次电池（例如参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2004-111300号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在现有的所述非水电解质二次电池中，盖板与集电连接板未被连接固定，振动等所导致的应力容易集中在保持与发电元件连接的集电连接板的端子上。因此，在贯通盖板的端子与盖板的边界部分形成间隙，存在内部的气体泄漏的弊端。因为在非水电解质二次电池等蓄电元件中气密性特别重要，所以该问题不可忽视。

于是，本发明的课题在于提供一种结构简单而且应力难以集中在贯通外装体的部件上的蓄电元件及其制造方法。

用于解决课题的技术方案

作为解决所述问题的方法，本发明提供一种蓄电元件，具有：外装体、配置在所述外装体的内部的发电元件、与所述发电元件连接的集电体、无间隙地贯通所述外装体并与所述集电体连接的连接部件，

所述集电体直接固定在所述外装体上。

通过该结构，即使因为振动等原因使应力集中在连接部件上，也因为该连接部件与直接固定在外装体上的集电体连接，所以难以产生错位等。因此，难以在外部端子与外装体之间产生间隙，能够降低从内部泄漏气体的可能性。

所述集电体优选通过焊接固定在所述外装体上。

在该情况下，所述集电体优选与焊接件一起通过焊接固定在所述外装体上。

通过该结构，与单纯将集电体焊接在外装体上的情况相比，通过与焊接件一起焊接，能够进一步加固固定状态。

所述焊接件可以具有单独独立的结构。

所述外装体为大致长方体形状，由构成其一面的盖体与构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成，

所述连接部件贯通所述盖体，

所述集电体固定在所述盖体上，

所述焊接件也可以由所述盖体的一部分构成。

通过该结构，不需要另外设置焊接件，就能够将集电体固定在盖体上，能够使作业性提高。

所述外装体优选为大致长方体形状，由构成其一面的盖体与构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成，

所述连接部件贯通所述盖体，

所述集电体固定在所述盖体上，

在所述集电体中，被焊接部形成为除与所述盖体的短边平行的直线以外的形状，所述焊接件形成为具有与所述被焊接部匹配的形状。

通过该结构，能够广泛取得焊接范围，能够使焊接后的强度提高。

需要说明的是，作为被焊接部的形状，可以考虑为圆弧状、倾斜状、凹状、凸状等各种形状。

所述被焊接部与所述焊接件优选具有厚度尺寸随着相互接近而逐渐减小的倾斜部。

通过该结构，易于熔化被焊接部及辅助焊接部，进而能够使作业性提高。

所述集电体形成有狭缝，在所述狭缝的相对的内缘部中，可以将一内缘部作为被焊接部，另一内缘部作为焊接件。

通过该结构，不但不需要另外准备辅助焊接部，而且不需要使被焊接部与辅助焊接部定位，所以能够更进一步地提高作业性。

所述连接部件可以贯通所述外装体。

在该情况下，所述连接部件优选经由衬垫贯通所述外装体。

通过该结构，连接部件能够在其与盖体之间夹持衬垫，所以连接部件所贯通的盖体的气密性良好。

所述连接部件优选通过铆接被固定在所述外装体上。

在该情况下，所述集电体与所述外装体的固定位置优选在与所述连接部件贯通所述外装体的位置不同的位置上进行固定。

通过该结构，振动等的影响也难以使应力集中在连接部件上，有效地防止错位，从而能够易于维持高气密性。

而且，所述集电体与所述外装体的固定位置优选在所述集电体与所述发电元件的固定位置和所述连接部件贯通所述外装体的位置之间。

通过该结构，要集中于连接部件的应力易于向外装体侧释放，能够进一步有效地防止连接部件的错位，从而易于维持高气密性。

进而，所述集电体与所述发电元件的固定位置优选在所述连接部件贯通所述外装体的位置与所述集电体和所述外装体的固定位置之间。

通过该结构，抑制由于振动等而导致的发电元件对连接部件的影响，能够更进一步地有效防止连接部件的错位，从而易于维持高气密性。

所述连接部件由平板部及从该平板部的中央部突出、经由所述衬垫贯通所述盖体并铆接固定所述集电体的轴部构成。

在所述外装体与所述集电体之间优选具有所述轴部贯通的第二衬垫。

根据该结构，通过上下两个衬垫夹住外装体，由此能够更进一步地提高气密性。

所述外装体优选为大致长方体形状，由构成其一面的盖体及构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成，

所述连接部件贯通所述盖体，

所述集电体固定在所述盖体上。

发明效果

根据本发明，因为在外装体上直接固定集电体，在该集电体上固定连接部件，所以，即使产生振动等，也难以由于应力集中在连接部件而产生错位。因此，难以在连接部件与外装体之间产生间隙，从而能够降低从内部泄漏气体的可能性。

附图说明

图1是本实施方式的电池的立体图；

图2是本实施方式的电池的正面剖面图；

图3是表示从上方侧观察图1的盖体的状态的立体图；

图4是图3的立体分解图；

图5是表示从下方侧观察图1的盖体的状态的立体图及其局部剖面放大图；

图6是图5的立体分解图；

图7是表示图4的负极外部端子的制造工序的剖面图；

图8是表示图4的负极外部端子的其他制造工序的剖面图；

图9（a）是表示在盖体上固定集电体的状态的仰视图，图9（b）是其焊接部分的剖面放大图；

图10是其他实施方式的在盖体上焊接集电体的部分俯视放大图；

图11（a）是其他实施方式的在盖体上焊接集电体的部分的局部立体图，图11（b）是其他实施方式的在盖体上焊接集电体的局部俯视放大图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，虽然根据需要使用表示特定方向及位置的术语（例如包括“上”、“下”、“侧”、“端”的术语），但这是为了方便理解基于附图的本发明而使用这些术语，这些术语的意义并不是对本发明的技术范围进行限定。而且，以下的说明本质上只不过是例示，不表示是对本发明的适用产品或其用途的限制。

图1表示本发明的蓄电元件的一例即非水电解质二次电池。如图2所示，该非水电解质二次电池在电池容器（收纳容器）1内收纳发电元件2，并用盖体3进行密封。在此，由电池容器1与盖体3构成外装体。

电池容器1为上表面开口的长方体形状，由铝或铝合金等构成。

发电元件2虽然未被详细地图示，但是与目前同样，在由铜箔形成的负极4与由铝箔形成的正极5之间配置由多孔性树脂膜形成的隔膜6，这些部件均为带状，以相对于隔膜6将负极4与正极5错开配置在宽度方向的相反侧的状态卷绕形成为扁平状，使其能够收纳在所述电池容器1中。如后文所述，利用夹具7，将负极集电体18与负极4连接，将正极集电体19与正极5连接。

如图3至图6所示，盖体3为俯视时呈矩形的长长的金属制板状，在中央部形成有从上面侧开始形成台阶的大致为椭圆形的开口部8，在该开口部8上安装有金属制安全阀9。在安全阀9上形成有大致呈H形的薄壁部，在内压异常升高的情况下，能够通过使薄壁部破裂来减压。

在盖体3的一端侧形成有小口径的注液孔10，注液后利用栓体11进行封闭。

在盖体3的两端部下表面分别形成有向上方鼓出的俯视时呈大致矩形的被卡合部12，在各被卡合部12中，在下面侧的卡合凹部12a的除一边以外的其他周围上分别形成有浅导向凹部12b。而且，在构成卡合凹部12a的顶面的中心部分分别形成有贯通孔12c，在被卡合部12及导向凹部12b上，集电体13经由下衬垫16，而连接部件的一例的外部端子14经由上衬垫15进行安装。

此外，在盖体3上，在各被卡合部12的内侧附近分别形成有从宽度方向的两个位置向上方突出的卡止突部17。各卡止突部17为有底筒状，在冲压加工盖体3时同时形成。在各卡止突部17上卡止后述的上衬垫15，进行旋转方向的定位。

集电体13包括铜制的负极集电体18与铝制的正极集电体19，这些集电体13均通过对长长的金属制板材进行冲压加工而形成被连接部20及分别从其两侧部延伸的脚部21。被连接部20由配置在所述盖体3的凹部内的嵌合部22及与之连续的基座部23构成。嵌合部22为平面状，在中央部分形成有贯通孔22a，在周缘的除了与基座部23连续的一边以外的其他边形成有向正交的方向延伸的导向缘部24，基座部23侧成为比导向缘部24更进一步延伸的连续部25，直至基座部23。通过这样的导向缘部24及连续部25，能够充分提高集电体13的被连接部20的刚性。

而且，基座部23的结构在负极集电体18与正极集电体19存在若干不同。

即如图9（a）所示，在正极集电体19上，形成有将位于与连续部25相反一侧的缘部切除为大致三角形的切口部26，这一点与负极集电体18不同。如图9（b）所示，切口部26由从上方向下方逐渐突出的倾斜面26a构成。

在正极集电体19中，当通过激光等焊接在盖体3上时，在其附近配置由与正极集电体19相同的材料形成的大致三角形的焊接件27，使正极集电体19与该焊接件27一起熔化而固定。在焊接件27中沿所述切口部26的部分由倾斜面27a构成。

这些倾斜面26a，27a相对于盖体3的平面（下表面）所形成的角度α可以为30°以上且不足90°。而且，倾斜面与盖体两者的间隔（与盖体3的平面的边界位置的间隔C）可以设定为0.2～0.3mm。由此，在利用激光进行焊接的情况下，如果从与盖体3的平面垂直的方向照射激光，则能够使两个倾斜面26a，27a同时熔化。

这样，倾斜面26a，27a不仅相邻配置，而且向缘侧逐渐减薄。因此，在向盖体3进行焊接时易于熔化，而且在广泛的范围内熔化。因此，能够充分提高固化后的机械强度。

此外，正极集电体19对盖体3的焊接位置位于铆接固定外部端子14的位置与正极集电体19和发电元件2的正极5的连接位置（电池容器1的内侧面的附近位置）之间，因此，由于振动等的影响而要集中于外部端子14的应力向盖体3侧释放，而且还能够抑制来自发电元件2的作用力。所以，能够有效地防止外部端子14的错位，能够在从盖体3突出外部端子14的边界部分维持高气密性。

需要说明的是，形成于所述正极集电体19的切口部26构成本发明的被焊接部，所述焊接件27构成辅助焊接部。

脚部21从基座部23的两侧缘部向正交的方向延伸，沿发电元件2的两侧面配置。然后，脚部21利用夹具7与发电元件2的正极5与负极4连接，夹具7处于夹持在电池容器1的相对的内表面之间的状态而防止发生错位。

外部端子14包括负极外部端子28与正极外部端子29，由平板部30及从其下表面中央部向下方延伸的轴部31构成。在平板部30的表面（露出面）上通过焊接连接有未图示的母线。

如图7所示，负极外部端子28能够由俯视时呈矩形的铝制板状体32及铜制的铆钉33形成，即在形成于板状体32的中央部分的贯通孔32a中插入铆钉33的轴部33a，通过冲压加工，将凸缘部33b压入贯通孔32a内。板状体32的贯通孔32a的内径尺寸比铆钉33的轴部33a的外径尺寸稍大，但足够小于凸缘部33b的外径尺寸。因此，通过压入，凸缘部33b挤压扩展贯通孔32a而处于压接状态，除此之外，被挤压扩展的部分与轴部33a压接，使两者一体化。而且，在铆钉33的轴部33a的前端面中央部形成圆形的凹部33c。在负极外部端子28中，在将轴部33a插入上衬垫15、盖体3的被卡合部12、下衬垫16及负极集电体18的各贯通孔后，以将上述这些部件夹住的方式，通过挤压扩展所述凹部33c来进行铆接固定。

另一方面，正极外部端子29整体为铝制，一体地形成平板部30和轴部31，在轴部31的前端面中央部形成有圆形的凹部35c。在正极外部端子29中，在将轴部31插入上衬垫15、盖体的被卡合部12、下衬垫16及正极集电体19的各贯通孔后，以将上述这些部件夹住的方式，通过挤压扩展所述凹部35c来进行铆接固定。

上衬垫15是利用隔板36将俯视时呈矩形的框体划分为上方侧的端子保持凹部37及下方侧的安装用凹部38的合成树脂制部件，构成其下方开口缘部的一边进一步向侧方延伸而形成的舌片39，在隔板36的中央部分形成有从顶面向下方侧延伸的筒状部36a。筒状部36a插入被卡合部12的贯通孔12c，嵌合在下衬垫16的贯通孔40a中。在舌片39的两个位置形成有卡止孔39a，在卡止孔39a中插入盖体3的卡止突部17。上衬垫15与形成为俯视时呈矩形的盖体3的被卡合部12配合，通过仅载置于被卡合部12，能够防止旋转方向的错位。而且，通过在卡止孔39a中插入卡止突部17，能够可靠地防止旋转方向的错位。

下衬垫16俯视时呈矩形的板状，是在中央部分形成有贯通孔16a的合成树脂制部件，下衬垫16在负极侧与正极侧的形状存在少许不同。

负极侧下衬垫16A由配置在形成于盖体3的被卡合部12的卡合凹部12a内的鼓出部40及与该鼓出部40连续的平坦部41构成。鼓出部40形成为与被卡合部12的卡合凹部12a的除了一边侧以外的其他部分的内表面匹配的形状，在中央部分形成有贯通孔40a。平坦部41配置在被卡合部12的导向凹部12b。负极侧下衬垫16A从下方侧配置在构成盖体3的被卡合部12的卡合凹部12a，夹持在盖体3与负极外部端子28之间。通过该夹持状态，实现负极外部端子28与盖体3的绝缘，并且与所述上衬垫15一起实现形成于盖体3的被卡合部12的贯通孔12c的密封。

另一方面，正极侧下衬垫16B为平板状，在中央部分形成有贯通孔16a，配置在构成被卡合部12的卡合凹部12a内。正极侧下衬垫16B与所述上衬垫15一起实现形成于盖体3的被卡合部12的贯通孔12c的密封。

根据所述结构的电池，因为外部端子14的露出面由平坦面构成，所以能够方便地进行与未图示的母线的连接作业。外部端子14仅通过使轴部31贯通上衬垫15、盖体3、下衬垫16及集电体13后将该轴部31的前端铆接，能够将这些部件一体化。而且，只通过将铆钉33压入板状体32就能够简单地制作外部端子14。这样，外部端子14的结构变得非常简单，能够简单且便宜地进行制造。

而且，仅通过在盖体3的被卡合部12上载置上衬垫15的安装凹部38，能够防止旋转方向的错位。因此，将外部端子14的轴部31插入上衬垫15、盖体3、下衬垫16及集电体13的各贯通孔并将该轴部31铆接固定时，上衬垫15不会发生错位。因此，能够提高这一系列的组装作业的作业性。

需要说明的是，本发明不限于所述实施方式所记载的结构，可以进行各种变更。

在所述实施方式中，在集电体13上形成大致呈V形的切口部26，并且沿着该切口部配置大致呈三角形的焊接件27，使两者熔化，由此将集电体13焊接固定在盖体3上，但本发明不限于该方式，能够通过各种方式进行焊接。

例如，如图10（a）所示，在集电体13上可以不形成切口部26，使集电体13依然保持直线部。在该情况下，焊接件27可以是具有沿该直线部的缘部的俯视时呈矩形的部件。据此，与所述大致为V形的切口部26相比，焊接范围狭窄，在强度方面上稍差一些，但能够简化结构，便宜地进行制作。

而且，如图10（b）所示，在集电体13上可以形成凹状的切口部26，使焊接件27构成为具有与该切口部26匹配的凸状的突出部27b的结构。

此外，如图10（c）所示，也可以使集电体13的边缘形成为凹陷为圆弧状的形状，使焊接件27形成为沿着该凹陷的圆弧状突出为圆弧状的形状。据此，能够扩展焊接范围，并且使依次焊接时的移动轨迹平滑，能够提高焊接的可靠性。

而且，如图11（a）所示，可以在盖体3上形成对应所述集电体13的形状的突出部3a，以此来取代焊接件27。据此，不需要小的焊接件27，不会存在焊接件27丢失等问题，从而能够提高焊接的作业性。

此外，如图11（b）所示，代替焊接件27，也可以在集电体13上形成狭缝13a，将该狭缝13a中相对的缘部的一缘部作为被焊接部而另一缘部作为辅助焊接部发挥作用。狭缝13a的形状可以采取V形、U形、曲柄状等各种形态。而且，如果在相对的缘部形成相同的所述倾斜面，能够更加进一步获得良好的焊接状态。需要说明的是，如果在形成集电体13的冲压加工时同时形成倾斜面，还可以节省加工上所耗时间。据此，能够在集电体13上形成被焊接部与辅助焊接部，所以不但能够不需要焊接件27，而且还不需要进行定位，从而能够进一步提高焊接的作业性。

工业实用性

本发明的电池的集电体13的焊接结构除了适用于锂离子电池外，还能够应用于铅蓄电池等各种电池中。

附图标记说明

1电池容器（外装体）；2发电元件；3盖体（外装体）；4负极；5正极；6隔膜；7夹具；8开口部；9安全阀；10注液孔；11栓体；12被卡合部；12a卡合凹部；12b导向凹部；12c贯通孔；13集电体；14外部端子（连接部件）；15上衬垫；16下衬垫；16a贯通孔；16A负极侧下衬垫；16B正极侧下衬垫；17卡止突部；18负极集电体；19正极集电体；20被连接部；21脚部；22嵌合部；22a贯通孔；23基座部；24导向缘部；25连续部；26切口部（被焊接部）；27焊接件（辅助焊接部）；28负极外部端子；29正极外部端子；30平板部；31轴部；32板状体；32a贯通孔；33铆钉；33a轴部；33b凸缘部；34板状体；34a凹部；35铆钉；35a凸缘部；35b轴部；35c凹部；36隔板；36a贯通孔；37端子保持凹部；38安装用凹部；39舌片；39a卡止孔；40鼓出部；41平坦部。

Claims (14)

1.一种蓄电元件，其特征在于，具有：外装体、配置在所述外装体的内部的发电元件、与所述发电元件连接的集电体、无间隙地贯通所述外装体并与所述集电体连接的连接部件；

所述集电体直接焊接固定在所述外装体上，所述集电体与所述外装体的直接焊接固定位置为与所述连接部件贯通所述外装体的位置不同的位置。

2.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，所述集电体与焊接件一起通过焊接直接焊接固定在所述外装体上。

3.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述焊接件具有单独独立的结构。

4.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述外装体为大致长方体形状，由构成其一面的盖体与构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成；

所述连接部件贯通所述盖体；

所述集电体固定在所述盖体上；

所述焊接件由所述盖体的一部分构成。

5.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述外装体为大致长方体形状，由构成其一面的盖体与构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成；

所述连接部件贯通所述盖体；

所述集电体固定在所述盖体上；

在所述集电体中，被焊接部形成为除与所述盖体的短边平行的直线以外的形状，所述焊接件形成为具有与所述被焊接部匹配的形状。

6.如权利要求5所述的蓄电元件，其特征在于，所述被焊接部与所述焊接件具有厚度尺寸随着相互接近而逐渐减小的倾斜部。

7.如权利要求2所述的蓄电元件，其特征在于，所述集电体形成有狭缝，在所述狭缝的相对的内缘部中，一内缘部为被焊接部，而另一内缘部为焊接件。

8.如权利要求1-7中任一项所述的蓄电元件，其特征在于，所述连接部件经由衬垫贯通所述外装体。

9.如权利要求8所述的蓄电元件，其特征在于，所述连接部件贯通所述外装体并通过铆接被连接在所述外装体上。

10.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，所述集电体与所述外装体的直接焊接固定位置在所述集电体与所述发电元件的连接位置和所述连接部件贯通所述外装体的位置之间。

11.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，所述集电体与所述发电元件的连接位置在所述连接部件贯通所述外装体的位置和所述集电体与所述外装体的直接焊接固定位置之间。

12.如权利要求8所述的蓄电元件，其特征在于，所述连接部件由平板部及从该平板部的中央部突出的轴部构成，该轴部经由所述衬垫贯通所述外装体并通过铆接与所述集电体连接；

在所述外装体与所述集电体之间具有所述轴部贯通的第二衬垫。

13.如权利要求1所述的蓄电元件，其特征在于，所述外装体为大致长方体形状，由构成其一面的盖体与构成除该一面以外的其他面的收纳容器构成；

所述连接部件贯通所述盖体；

所述集电体固定在所述盖体上。

14.一种蓄电元件的制造方法，其特征在于，该蓄电元件具有：外装体、配置在所述外装体的内部的发电元件、与所述发电元件连接的集电体、无间隙地贯通所述外装体并与所述集电体连接的连接部件；

所述集电体直接焊接固定在所述外装体上，所述集电体与所述外装体的直接焊接固定位置为与所述连接部件贯通所述外装体的位置不同的位置。