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CN104641492A - 方形二次电池 - Google Patents

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CN104641492A CN201280075245.XA CN201280075245A CN104641492A CN 104641492 A CN104641492 A CN 104641492A CN 201280075245 A CN201280075245 A CN 201280075245A CN 104641492 A CN104641492 A CN 104641492A
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Abstract

本发明的目的在于提供具有对振动和冲撞提高了刚性的电流截断机构的方形二次电池(1)，本发明的方形二次电池(1)包括电流截断机构，该电流截断机构设置在将外部端子(61)与卷绕电极组(40)之间电连接的电流路径的途中，由于电池内压的上升而截断电流路径，电流截断机构包括：配置在电池盖(3)的内侧，与外部端子(61)电连接的连接电极(67)；和与连接电极(67)接合，由于电池内压的上升而变形的导电板(68)，连接电极(67)由平板部件构成，在该平板部件形成有与电池外侧连通且在平面部(67b)开口的贯通孔(61d)，导电板(68)包括：随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶形的膜片部；和从膜片部的外形的周围边缘部向径向外侧扩展的凸缘部(68a)，膜片部覆盖连接电极(67)的贯通孔(67a)，凸缘部(68a)与连接电极(67)的平面部(67b)接合。

Description

方形二次电池
技术领域
本发明涉及在车载用途等中使用的方形二次电池。
背景技术
历来在搭载在车辆或其它设备中的密闭型的锂离子二次电池等中，存在由于过充电、过升温、外力导致的破损等，在内部滞留气体，电池内部的压力由于该气体而上升的情况。因此，在密闭型电池的电池盒形成有用于安全的脆弱处。
例如，提案有：在电池盒的一部分的部位使用由于电池内的压力而变形的部件，脆弱部分由于该部件的变形而破损，电流路径被断开的方式以及、密闭型电池的内外被连通而排出气体的方式等。
例如，在专利文献1中公开有如下技术：在外部端子与内部集电接片之间设置封口体引线和膜片，膜片的周围边缘被密闭于在与电池盖垂直的方向上延伸的筒状的封口体引线，当电池内压上升时膜片发生变形，脆弱处破裂，由此使得电流的路径断开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-66255号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述的现有技术中，例如在要将膜片的周围边缘密闭于在与电池盖垂直的方向上延伸的筒状的封口体引线的情况下，焊接膜片的封口体引线的厚的部分或进一步实施了加工的部分的形状变得复杂，难以形成平面，因此焊接变得不稳定，进一步，因为难以在被限制的空间中获得与使膜片变形、使脆弱部破裂的应力，所以存在不得不使脆弱部变弱的可能性。因此，存在在对电池施加振动和冲撞时在电流截断机构部分损害密闭性、引起误动作等问题。
本发明的目的在于，针对上述课题，提供通过使膜片的焊接性稳定、进而使膜片容易变形，能够使得在内压上升时可靠地稳定地截断(也称为“遮断”)电流路径的方形二次电池。
用于解决课题的方式
为了解决上述课题，本发明例如采用权利要求的范围内记载的结构。本发明包括多个解决上述课题的手段，列举其一例，为一种方形二次电池，其具有：扁平状的电极组；收纳该电极组的电池桶；封闭该电池桶的开口部的电池盖；设置于该电池盖的外部端子；和电流截断机构，其设置在将该外部端子与所述电极组之间电连接的电流路径的途中，由于电池内压的上升而截断所述电流路径，该方形二次电池的特征在于：所述电流截断机构具有：配置在所述电池盖的内侧，与所述外部端子电连接的连接电极；和与该连接电极接合，由于电池内压的上升而变形的导电板，所述连接电极由平板部件构成，在该平板部件形成有与电池外侧连通且在平面部开口的贯通孔，所述导电板具有：随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶形的膜片部；和从该膜片部的外形的周围边缘部向径向外侧扩展的环形的凸缘部，所述膜片部覆盖所述连接电极的所述贯通孔，所述凸缘部与所述连接电极的平面部接合。
发明的效果
根据本发明的方形二次电池，在对电池施加振动或冲撞时不会在电流截断机构部分损害密闭性、引起误动作，在内压上升时能够可靠地稳定地截断电极组与外部端子之间的电流路径。另外，上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施方式会变得明白。
附图说明
图1是本实施方式的方形二次电池的外观立体图。
图2是图1所示的方形二次电池的分解立体图。
图3是图1的方形二次电池中的卷绕电极组的分解立体图。
图4是第一实施方式中的电流截断机构的部分截面图。
图5是图4所示的结构的部件分解立体图。
图6是表示第一实施方式中的电流截断机构的动作前的状态的图。
图7是表示第一实施方式中的电流截断机构的动作后的状态的图。
图8是第二实施方式中的电流截断机构的部分截面图。
图9是第三实施方式中的电流截断机构的部分截面图。
图10是第四实施方式中的电流截断机构的部分截面图。
图11是第五实施方式中的电流截断机构的部分截面图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，作为方形二次电池的例子，对作为电动汽车和混合动力汽车的驱动源使用的方形的锂离子二次电池的情况进行说明。
[第一实施方式]
图1是本实施方式中的锂离子二次电池的外观立体图，图2是图1所示的锂离子二次电池的分解立体图。
如图1和图2所示，锂离子二次电池1具有电池容器2，该电池容器2具有方形的深拉形状的电池桶4和将电池桶4的开口部4a封口的电池盖3。在电池容器2内收纳有发电构件(也称为“发电部件”)。发电构件具有卷绕电极组40，该卷绕电极组40是在隔膜(也称为“隔片”)43、44介于正极电极41与负极电极42之间重叠的状态下呈扁平状卷绕而形成的。卷绕电极组40与正极集电板21、负极集电板31一起在外侧被绝缘片(未图示)覆盖的状态下被插入电池桶4内。
电池桶4和电池盖3均以铝合金制作，电池盖3通过激光焊接与电池桶4接合，将开口部4a封口。在电池盖3设置有正极侧端子构成部60和负极侧端子构成部70，构成盖组装体。
正极侧端子构成部60和负极侧端子构成部70具有正极端子61和负极端子71(一对电极端子)，第一绝缘体64、74介于正极端子61以及负极端子71与电池盖3之间配置。在电池盖3，除了正极端子61和负极端子71，还配置有：气体排出阀13，其在电池容器2内的压力上升至超过规定值时开放，排出电池容器2内的气体；注液口12，其用于将电解液注入电场容器2内；和注液栓11，其在电解液的注入后将注液口12密封。注液栓11在将注液口12封闭的状态通过激光焊接与电池盖3接合，将注液口12封口。
正极端子61和负极端子71配置在具有长方形的电池盖3的外侧且沿着长边的方向的一侧和另一侧的相互分离的位置。正极端子61和负极端子71保持用于将汇流条连接端子固定的端子螺栓63、73，配置至电池盖3的内侧，被导通连接。正极端子61由铝或铝合金制作，负极端子71由铜合金制作。
在正极端子61与电池盖3之间，在电池盖3的外侧设置有垫圈66和第一绝缘体64，在电池盖3的内侧设置有第二绝缘体65(参照图4)，正极端子61与电池盖3电绝缘。正极端子61与第二绝缘体65以及连接电极67一起被铆接，被固定在电池盖3。
正极端子61经电流截断机构与正极集电板21电连接。另外，关于电流截断机构的结构的详细情况，在后面说明。负极端子71经连接端子(未图示)与负极集电板31电连接。
正极集电板21、负极集电板31具有向电池桶4的底部延伸而与卷绕电极组40导通连接的平坦状的一对接合片23、33。各接合片23、33通过焊剂与设置在卷绕电极组40的卷绕轴向两端部的正极和负极接合。作为焊接方法，能够使用超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等。
卷绕电极组40配置在正极集电板21的接合片23与负极集电板31的接合片33之间，两端被支承，通过盖组装体和卷绕电极组40构成发电构件组装体5。
图3表示图2所示的卷绕电极组40的详细情况，是将卷绕结束侧展开的状态的外观立体图。
卷绕电极组40通过在第一、第二隔膜43、44之间分别配置负极电极42、正极电极41，呈扁平状卷绕而构成。如图3所示，卷绕电极组40的最外周的电极为负极电极42，在其外侧还卷绕隔膜44。
隔膜43、44具有使正极电极41与负极电极42绝缘的作用。负极电极42的负极涂敷部42a在宽度方向上比正极电极41的正极涂敷部41a大(即，在宽度方向上比正极电极41的正极涂敷部41a长)，由此，正极涂敷部41a必然被负极涂敷部42a夹着。
正极未涂敷部41b、负极未涂敷部42b在平面部分重叠(即，捆)在一起，通过焊接等连接于与正极端子61、负极端子71相连的各极的集电板21、31。另外，隔膜43、44在宽度方向上比负极涂敷部42a宽，但是在正极未涂敷部41b、负极未涂敷部42b的金属箔面露出的位置被卷绕，因此在重叠在一起被焊接的情况下不会产生问题。
正极电极41具有在作为集电体的正极电极箔的两面涂敷有正极活性物质混合剂的正极涂敷部41a，在正极电极箔的宽度方向一侧的端部设置有未涂敷正极活性物质混合剂的正极未涂敷部(箔露出部)41b。
负极电极42具有在作为集电体的负极电极箔的两面涂敷有负极活性物质混合剂的负极涂敷部42a，在正极电极箔的宽度方向另一侧的端部设置有未涂敷负极活性物质混合剂的负极未涂敷部(箔露出部)42b。正极未涂敷部41b和负极未涂敷部42b是电极箔的金属面露出的区域，如图3所示那样配置在卷绕轴向一侧和另一侧的位置。
在负极电极42中，相对于作为负极活性物质的无定形碳粉100重量份(也称为“重量部”)，作为粘接剂添加10重量份的聚偏二氟乙烯(以下，称为PVDF。)，在其中作为分散溶剂添加N-甲基吡咯烷酮(以下，称为NMP。)，进行混炼而制作负极混合剂。在厚度10μm的铜箔(负极电极箔)的两面保留集电部(负极未涂敷部)地涂敷该负极混合剂。之后，进行干燥、冲压、裁断而得到不含铜箔的负极活性物质涂敷部的厚度为70μm的负极电极。
另外，在本实施方式中，例示了在负极活性物质中使用无定形碳(也称为“非晶碳”)的情况，但是并不限定于此，也可以是例如能够使锂离子嵌脱的天然石墨和人工的各种石墨材料、焦炭等碳质材料等，其颗粒形状例如可以是鳞片状、球状、纤维状、块状等，没有特别限制。
关于正极电极41，相对于作为正极活性物质的锰酸锂(化学式LiMn2O4)100重量份，作为导电材料添加10重量份的鳞片状石墨并作为粘接剂添加10重量份的PVDF(PolyVinylidene DiFluoride)，在其中作为分散溶剂添加NMP(N-methylpyrrolidone)，进行混炼而制作正极混合剂。在厚度20μm的铝箔(正极电极箔)的两面保留未涂敷(即，空白)的集电部(正极未涂敷部)地涂敷该正极混合剂。之后，进行干燥、冲压、裁断(即，裁切)而得到不含铝箔的正极活性物质涂敷部的厚度为90μm的正极电极。
此外，在本实施方式中，例示了在正极活性物质中使用锰酸锂的情况，但也可以使用例如具有尖晶石晶体结构的其他锰酸锂或将一部分用金属元素置换或掺杂后的锂锰复合氧化物、具有层状晶体结构的钴酸锂或钛酸锂或将它们的一部分用金属元素置换或掺杂的锂-金属复合氧化物
此外，在本实施方式中，说明了使用PVDF作为正极电极、负极电极中的涂敷部的粘结剂的情况，但也能够使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种乳胶、丙烯腈、氟乙烯、偏二氟乙烯、氟化丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸类树脂等聚合物和它们的混合物等。
从设置在电池盖3的注液口12注入非水电解液。非水电解液中能够使用向碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按体积比1:2的比例混合而得到的混合溶液中、以1摩尔/升的浓度溶解六氟磷酸锂(LiPF6)而得到的液体。注液口12在电解液注入后被嵌合注液栓11而被封闭，通过激光焊接被密封。
图4表示电流截断机构的截面图，图5表示其部件分解立体图。
电流截断机构设置在正极侧端子构成部60的从正极端子61至正极基端板21为止的电流路径。
如图4和图5所示，正极侧端子构成部60包括正极端子61、正极端子螺栓63、第一绝缘体64、第二绝缘体65、垫圈(也称为“垫片”)66、正极连接电极67、由于电池内压的上升而变形的导电板68、和正极集电板21。正极端子61、第一绝缘体64、第二绝缘体65、垫圈66和正极连接电极67在正极端子61的电池内侧端面部一体地被铆接固定，安装在电池盖3。而且，正极集电板21被一体地固定于第二绝缘体65。
正极端子61具有：沿电池盖3的外侧的上表面配置的板状的主体部61a；贯通主体部61a、插通支承正极端子螺栓63的螺栓插通孔61b；和被插通在电池盖3的开口部3a、向电池盖3的内侧突出的轴部61c，在轴部61c设置有沿其中心在轴向贯通的贯通孔61d。
正极端子螺栓63具有：插通在正极端子61的螺栓插通孔61b的轴部63a；和设置在主体部61a与第一绝缘体64之间而被支承的头部(底部平坦部)63b。
第一绝缘体64由设置在正极端子61与电池盖3的上表面之间的绝缘性的板状部件构成，具有开口部64a，该开口部64a与电池盖3的开口部3a连通，用于正极端子61的轴部61a插通(参照图5)。垫圈66被插入在电池盖3的开口部3a，将正极端子61的轴部61c与电池盖3之间绝缘且密封。
正极连接电极67由在电池盖3的内侧配置的导电性的平板部件构成，在其中心位置设置有开口部67a，该开口部67a与电池盖3的开口部3a连通，用于正极端子61的轴部61c插通。正极连接电极67以在该正极连接电极67与电池盖3之间设置有第二绝缘体65的状态沿电池盖3的下表面配置，开口部67a在平面状的下表面(平面部)67b开口，使从该开口部67a突出的正极端子61的轴部61c的前端向径向外侧扩展而进行铆接，由此，正极连接电极67以与正极端子61电连接且与电池盖3绝缘的状态被一体地固定在电池盖3。在正极连接电极67的下表面67b，正极端子61的轴部61c的铆接部61e突出，与电池外侧连通的贯通孔61d朝向电池内侧开口。
第二绝缘体65由沿电池盖3的下表面配置的绝缘性的板状部件构成，设置在电池盖3与正极连接电极67之间、以及电池盖3与正极集电板21之间，将它们之间绝缘。第二绝缘体65具有规定的板厚，设置有贯通孔65a，该贯通孔65a与电池盖3的开口部3a连通，被正极端子61的轴部61c插通。第二绝缘体65通过铆接部61e与正极连接电极67一起被一体地铆接固定在电池盖3。
而且，在第二绝缘体65设置有与贯通孔65a连通且收纳正极连接电极67和导电板68的凹部65b。凹部65b凹进设置在第二绝缘体65的下表面，与电池内侧的其它空间部分连通。
导电板68具有膜片部(也称为“隔膜部”)68a和凸缘部68b，该膜片部68a呈随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶(dome)形，该凸缘部68b呈从膜片部68a的外形周围边缘部向径向外侧扩展的环形。而且，膜片部68a与在正极连接电极67的下表面67b开口的贯通孔65a的开口端相对且将该开口端覆盖，凸缘部68b接合于正极连接电极67的下表面68b而进行密封，将通过贯通孔61d连通的电池外侧的空间和电池内侧的空间分开。
膜片部68a在电池容器2的内压(即，内部压力)上升至超过预先设定的上限值的情况下，由于与电池容器2的外部的压力差，向其突出高度变低的方向变形，使正极集电板21的脆弱部25破裂，使与导电板68接合的接合部24从正极集电板21的基部22分离，截断电流路径(例如，参照图7)。
膜片部68a具有弯曲面部，该弯曲面部为随着沿轴向朝背离正极连接电极67的下表面67b的方向去直径逐渐减小(即，逐渐缩径)、截面在轴向的至少一部分为凸形状的圆弧形，在本实施方式中，具有截面为半椭圆形状的半球面形状。
在膜片部68a的外形周围边缘部，设置有用于与正极连接电极67的下表面67b接合的凸缘部68b。凸缘部68b为环形状，朝向径向外侧沿一个平面上扩展，在全周(即，整圈)以一定宽度连续，与正极连接电极67的下表面进行面接触，通过激光焊接在全周连续地与正极连接电极67的下表面67b接合而密封。
设定膜片部68a的材料、板厚和截面形状等，使得在电池容器2的内压上升至超过预先设定的上限值的情况下，由于与电池容器2的外部的压力差，膜片部68a向其高度变低的方向变形，使正极集电板21的脆弱部25破裂，在内压降低后也由于塑性变形而将接合部24保持在从正极集电板21分离的位置。作为膜片部68a的顶部的中央部68c通过激光焊接与正极集电板21的接合部24接合。中央部68c的接合除了激光焊接以外，还可以通过电阻焊接、超声波焊接等进行。
正极集电板21被安装固定在第二绝缘体65。如图5所示，正极集电板21具有与电池盖3的下表面相对地平行延伸的平板状的基部(上表面平面部)22，多个支承孔22b以彼此隔开规定间隔地配置的方式贯通形成。在基部22设置有沿一对长边向背离电池盖3的方向折弯而形成的一对边缘部22a，以保持平面形状的方式实现刚性的提高。正极集电板21的一对接合片23以与各边缘部件22a连接且突出的方式设置。
正极集电板21通过将在第二绝缘体65的下表面突出设置的多个凸部65c插入基板22的各支承孔22b，将凸部65c的前端热焊接，从而与第二绝缘体65接合而一体地固定。
在正极集电板21设置有与导电板68的中央部68c接合的接合部24。接合部24由使基部22的一部分变薄而得到的薄壁部构成。脆弱部25通过以包围接合部24的周围的方式在薄壁部设置槽部而构成，在电池内压上升时，由于向电池外方向变形的导电板68而在槽部断开，能够将接合部24从基部22分离。
设定脆弱部25的尺寸形状等，使得伴随电池容器2的内压的上升导致的导电板68的变形、向电池盖3一侧拉拽的方向的力作用时，脆弱部25破裂，并且脆弱部25为在行驶中的振动等通常的使用环境下不破裂的强度。导电板68的中央部68c与正极集电板21的接合部24的接合通过激光焊接进行，但是除此以外还能够进行电阻焊接、超声波焊接粘等。
具有上述结构的电流截断机构，在电池容器2的内压上升至超过预先设定的上限值的情况下，由于与电池容器2的外部的压力差，导电板68向突出高度变低的方向变形。于是，将正极集电板21的被脆弱部25包围的集合部24向与基部22正交的方向拉拽，使正极集电板21的脆弱部25破裂，将与导电板68接合的接合部24从正极集电板21的基部22分离，将正极端子61与正极集电板21之间的电流路径截断。
接着，对制作具有上述结构的正极侧端子构成部60的方法进行说明。
(1)铆接
首先，在电池盖3的电池外侧，将第一绝缘体64以及垫圈66与电池盖3的开口部3a对位并配置。之后，将正极端子螺栓63的头部63b插入至设置在第一绝缘体64的凹部64b，在第一绝缘体64上将正极端子61的轴部61c插入开口部64a，并且将正极端子螺栓63的轴部63a插入正极端子61的螺栓插通孔61b。
而且，在电池盖3的电池内侧，将第二绝缘体65和正极连接电极67以第二绝缘体65重叠设置于电池盖3与正极连接电极67之间、且第二绝缘体65的贯通孔65a和正极连接电极67的开口部67a配置在同心圆上的方式配置。
然后，使正极端子61从电池盖3的电池外侧接近，将正极端子61的主体部61a重叠于第一绝缘体64上，且将正极端子61的轴部61c从电池盖3的外侧依次插通第一绝缘体64的开口部64a、垫圈66、电池盖3的开口部3a、第二绝缘体65的贯通孔65a、正极连接电极67的开口部67a，之后将轴部61c的前端铆接。
在铆接加工中，铆接用冲头的外径比铆接部61e的外径大一圈。如果在正极连接电极67的下表面67b存在肋或凸部等突起物，则被干扰而不能进行铆接，因此需要使铆接用冲头的外径相应地小些。当减小铆接部61e的外径时，被铆接的面积变少，存在铆接强度变低的可能性。
本实施方式的锂离子二次的电池1中的正极连接电极67由平板部件构成，其下表面67b平坦，没有肋或凸部等突起物。因此，与之相应地能够确保铆接外径更大，能够获得更高的铆接强度，是有利的。此外，在将正极端子61的轴部61c的前端铆接而将正极连接电极67固定在电池盖3时，因为正极连接电极67为平板状，所以能够不受正极连接电极67的大小的影响地设定铆接用冲头的外径。
(2)正极连接电极67与导电板68的接合
在正极连接电极67的下表面67b，使导电板68的凸缘部68b面接触，通过激光焊接而相互接合而密封。
导电板68以避开正极端子61的铆接部61e的方式形成为圆顶形，能够以较少的空间确保导电板68的表面积更大。因此，在电池容器2的内压上升时，导电板68容易发生变形，能够以更低压力实现可靠的电流截断。
(3)正极集电板21与第二绝缘体65、导电板68的接合
正极集电板21在基部22设置有多处支承孔22b，在第二绝缘体65的作为下表面的电池内侧平面部且与支承孔22b相对的位置，设置有插通支承孔22b的凸部65c。通过将该凸部65c插入支承孔22b并对凸部65c的前端进行热焊接，将正极集电板21接合于第二绝缘体65。
因为正极集电板21通过热焊接接合于通过铆接被牢固地与电池盖3固定的第二绝缘体65，所以对于施加至正极集电板21的来自外部的振动和冲撞，能够抑制对基部22的脆弱部25和接合部24的不利影响。
另外，关于正极集电板21与第二绝缘体65的固定，因为加工工序容易所以以热焊接的情况为例进行了说明，在需要进行更牢固的接合的情况下，还能够代替热焊接或与热焊接一起使用螺钉、铆钉和粘接剂中的至少任一者。
而且，将正极集电板21的接合部24与导电板68的中央部68c接合。正极集电板21的接合部24通过焊接与导电板68的中央部68c接合。该导电板68的中央部68c与正极集电板21的接合部24的接合，除了激光焊接以外，还能够使用电阻焊接、超声波焊接等。正极侧端子构成部60经过上述的(1)、(2)、(3)的工序被制作。
正极侧端子构成部60中，正极集电板21、导电板68、正极连接电极67、正极端子61和正极端子螺栓63电连接，通过第一绝缘体64、垫圈66和第二绝缘体65与电池盖3绝缘。
在本实施方式中，正极集电板21、导电板68、和正极连接电极67由铝或铝合金形成。在锂离子二次电池1的正极侧由铝合金构成、负极侧由铜合金构成的情况下，铝合金与铜合金相比容易发生变形，还容易破裂。因此，在本实施方式中，在正极侧设置有电流截断机构。
在组装锂离子二次电池1时，在组装具有利用上述方法制作的正极侧端子构成部60的盖组装体之后，在正极集电板21和负极集电板31接合卷绕电极组40，组装发电构件组装体5。
之后，按每个正极集电板21、负极集电板31将卷绕电极组40的周围以绝缘片(未图示)覆盖而插入电池桶4，利用电池盖3封闭电池桶4的开口部4a，通过激光焊接将电池盖3与电池桶4接合而密封。之后，从注液口12向电池容器2内注入电解液，利用注液栓11封闭注液口12，利用激光焊接与电池盖3接合而密封。通过上述的组装工作而组装成的锂离子二次电池1，能够对通过正极端子61和正极端子螺栓63以及负极端子71和负极端子螺栓73连接的外部电子设备进行充放电。
本实施方式中的锂离子二次电池1能够获得以下那样的作用效果。
由于电流截断机构设置在卷绕电极组40与正极端子61(外部端子)之间的电流路径，因此例如能够在过充电等不测事态时通过使得电流截断机构的脆弱部破裂而大为确保安全性，但是也存在脆弱部以及焊接接合的部分由于来自外部的振动和冲撞而破裂等有损密封性、引起误动作和品质劣化的可能性。
相对于此，本实施方式的锂离子二次电池1具有如下结构：具有由平板部件构成的正极连接电极67和具有圆顶形的膜片部68的导电板68，并以导电板68的凸缘部68b与正极连接电极67的下表面67b面接触的状态进行焊接，将正极连接电极67与导电板68之间密封。
因此，有现有技术相比，能够使作为密封部件的正极连接电极67和导电板68的部件形状简化，能够利用正极连接电极67的下表面67b的平面性，使得与导电板68之间的焊接性稳定。
而且，因为导电板68的膜片部68a具有圆顶形，所以与平板状的部件相比，能够由于电池内压上升而以更广的面积承受压力，能够在受限的空间中容易地获得使导电板68变形、从而使脆弱部25破裂的应力。因此，即使在相同的破裂压力的设定的情况下，也能够使脆弱部25的刚性比较强，能够防止脆弱部25由于振动和冲撞而破裂，并且在内压上升时可靠地稳定地截断电流路径。
此外，锂离子二次电池1具有将正极集电板21固定在第二绝缘体65的结构，因此能够抑制对接合部24和脆弱部25施加振动和冲撞的情况。特别是因为通过热焊接等将正极集电板21与牢固地铆接固定在电池盖3的第二绝缘体65接合，所以能够抑制施加至正极集电板21的来自外部的振动和冲撞传递至接合部24和脆弱部25，防止意外的状况下的接合部24的剥离和脆弱部25的破裂的发生。因此，能够获得具有对振动、冲撞提高了刚性的电流截断机构的锂离子二次电池1。
另外，在本实施方式中，对在正极侧端子构成部60设置有电流截断机构的情况进行了说明，同样也能够在负极侧端子构成部70设置电流截断机构。
[第二实施方式]
接着，使用图8对第二实施方式进行说明。
图8是表示第二实施方式中的电流截断机构的部分截面图的图。另外，对与上述第一实施方式相同的构成要素，标注相同的附图标记，省略其详细的说明。
本实施方式中的特征在于，在正极连接电极67的接合导电板68的下表面67b的外周部，设置有圆周状的肋67c，导电板68的凸缘部68b嵌入该圆周状的肋67c并被固定。
肋67c在导电板68的凸缘部68b的径向外侧位置、与凸缘部68b的外端面在全周相对地设置。而且，具有与凸缘部68b处于同一个面(即，肋67c的表面与凸缘部68b的表面处于同一个面)的高度。而且，凸缘部68b的外端面和与之相对的肋67c的相对面的交界处通过激光焊接被接合，正极连接电极67与导电板68之间被密封。
根据上述结构，在进行激光焊接时，导电板68通过肋67c被嵌入固定，其定位变得容易，并且由于不存在导电板68的凸缘部68b与正极连接电极67的焊接部分的阶差，所以焊接能量也能够抑制得更低，在对正极连接电极67与导电板68的交界处进行激光焊接时，焊接质量更稳定。
[第三实施方式]
接着，使用图9对第三实施方式进行说明。
图9是表示第三实施方式中的电流截断机构的部分截面图的图。另外，对与上述各实施方式相同的构成要素，标注相同的附图标记，省略其详细的说明。
本实施方式中的特征在于，在正极连接电极67的接合导电板68的下表面67b，设置有环形的凹槽67d，导电板68的凸缘部68b嵌入该凹槽67d并被固定。
凹槽67d具有槽形状，该槽形状的深度形成为：通过将导电板68嵌入而使得导电板68的外端面与凹槽67d的外周侧竖壁面相对，凸缘部68b为与下表面67b处于同一个面的高度。而且，凹槽67d的外周侧竖壁面和与其相对的凸缘部68b的外端面的交界处通过激光焊接被接合，正极连接电极67与导电板68之间被密封。
根据上述结构，与第二实施方式相同，在进行激光焊接时，凸缘部68b被嵌入固定在凹槽67d，导电板68的定位变得容易，并且由于不存在导电板68的凸缘部68b与正极连接电极67的焊接部分的台阶差，所以焊接能量也能够抑制得更低，在对正极连接电极67与导电板68的交界处进行激光焊接时，焊接质量更稳定。而且，与第一实施方式相同，在正极连接电极67的下表面67b不存在肋、凸部等突起物，因此能够将铆接时的铆接用冲头的外径设定得更大。因此能够更加提高铆接强度。
[第四实施方式]
接着，使用图10对第四实施方式进行说明。
图10是表示第四实施方式中的电流截断机构的部分截面图的图。另外，对与上述各实施方式相同的构成要素，标注相同的附图标记，省略其详细的说明。
本实施方式中的特征在于，将导电板68的圆顶形的膜片部68a为：随着沿轴向朝背离正极连接电极67的方向去直径逐渐减小的、将截面为直线形状的平滑面部和截面为圆弧形状的弯曲面部在轴向排列组合而成的立体形状。
在上述第一～第三实施方式中，以膜片部68a具有截面为半椭圆形状的半球面形状的情况为例进行了说明。
本实施方式中的导电板68的膜片部68a具有：随着向背离正极连接电极67的下表面67b方向去直径逐渐减小的、将截面为直线形状的平滑面部和截面为凸形的圆弧形状的弯曲面部在轴向排列组合而成的立体形状
在本实施方式中，在接近正极连接电极67的一侧，具有与凸缘部68b连接的平滑面部68d，在背离正极连接电极67的一侧具有弯曲面部68e。而且，在平滑面部与弯曲面部之间的边界部分设置有截面呈圆弧形弯曲的弯曲部68h(部分地成为弯曲和平滑的面的组合的边界)。
根据上述结构，在正极端子61的铆接部61e的凸出高度的形状大的情况下，通过从导电板68的与正极连接电极67接合的位置向中心方向部分地设置平滑面部68d、从弯曲部68h向中心方向设置弯曲面部68e，能够形成避让铆接部61e的结构，防止膜片部68a对铆接部61e的干扰。而且，同时能够通过电池内压的上升而使膜片部68a向作为其高度变低的方向的电池外侧方向有效地变形，能够使低压下的破列更稳定地动作。此外，根据铆接部61e的凸出高度的形状，也可以采用与此相反的结构，即，从导电板68的与正极连接电极67接合的位置向中心方向部分地设置弯曲面部、从弯曲部68h向中心方向设置平滑面部的结构。
另外，在上述实施方式中，关于导电板68的膜片部68a的形状，对将单一的弯曲面部和单一的平滑面部组合起来的情况进行了说明，但是并不限定于此，例如也可以将弯曲面部和平滑面部中的任一方设置多个，此外，还可以采用曲率彼此不同的多个弯曲面部的组合或倾斜角度彼此不同的多个平滑面部的组合。
此外，关于图10中的与导电板68的凸缘部68b接合的部分的正极连接电极67的结构，例示了第三实施方式所示的凹槽67d(参照图9)的情况，还能够代替该结构而使用具有在第一实施方式、第二实施方式中说明的结构(平坦面、肋)的正极连接电极。
[第五实施方式]
接着，使用图11对第五实施方式进行说明。
图11是表示第五实施方式中的电流截断机构的部分截面图的图。另外，对与上述各实施方式相同的构成要素，标注相同的附图标记，省略其详细的说明。
本实施方式中的特征在于，将导电板68的圆顶形的膜片部68a形成为截面为大致W字形的形状的立体形状，该立体形状是将随着沿轴向朝背离正极连接电极67的方向去直径逐渐减小的第一倾斜面部68f和随着从第一倾斜面部68f向接近正极连接电极67的方向去直径逐渐减小的第二倾斜面部68g组合而成的。而且，在第一倾斜面部68f和第二倾斜面部68g之间的边界部分，设置有截面呈圆弧形地弯曲的弯曲部68h。
第一倾斜面部68f和第二倾斜面部68g均具有截面为直线形状的平滑面形状，但是也可以采用如下方式：令任一方或双方具有截面具有圆弧形状的弯曲面形状，例如第一倾斜面部68f具有截面为凸形(向电池内侧凸)的圆弧形的弯曲面形状，第二倾斜面部68g具有截面为凹状(向电池外侧凸)的圆弧形状的弯曲面形状。
根据该结构，在电池的异常导致的内压上升的情况下，在第一倾斜面部68f，向径向中心侧压入的方向的力起作用，在第二倾斜面部68g，将中央部68c向电池外侧(图中以粗箭头表示的方向)推的力，即、使中央部68c以接近正极连接电极67的方式进行移动的方向的力发挥作用。因此，能够有效地使导电板68变形，能够使低压下的破裂更稳定地动作。
此外，关于图11中的与导电板68的凸缘部68b接合的部分的正极连接电极67的结构，例示了第三实施方式所示的凹槽67d(参照图9)的情况，还能够代替这一结构，而使用具有在第一实施方式、第二实施方式中说明的结构(平坦面、肋)的正极连接电极。
以上对本发明的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离权利要求的范围所记载的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，上述的实施方式为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，但是并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，能够将一个实施方式的结构的一部分置换为另一实施方式的结构，此外，还能够在一个实施方式的结构中加入另一实施方式的结构。此外，能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除或替换。
附图标记的说明
1   锂离子二次电池(方形二次电池)
2   电池容器
3   电池盖
4   电池桶
21  正极集电板
24  接合部
25  脆弱部
31  负极集电板
40  电极组
60  正极侧端子构成部
61  正极端子(外部端子)
61d 贯通孔
64  第一绝缘体
65  第二绝缘体
66  垫圈
67  正极连接电极
67b  下表面(平面部)
67c  肋
67d  凹槽
68   导电板
68a  膜片部
68b  凸缘部
68c  中央部
68d  平滑面部
68e  弯曲面部
68h  弯曲部
68f  第一倾斜面部
68g  第二倾斜面部
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种方形二次电池，其包括：扁平状的电极组；收纳该电极组的电池桶；封闭该电池桶的开口部的电池盖；设置于该电池盖的外部端子；和电流截断机构，该电流截断机构设置在将该外部端子与所述电极组之间电连接的电流路径的途中，因电池内压的上升而截断所述电流路径，
该方形二次电池的特征在于：
所述电流截断机构包括：配置在所述电池盖的内侧，与所述外部端子电连接的连接电极；和与该连接电极接合，因电池内压的上升而变形的导电板，
所述外部端子与所述连接电极一起被铆接并被固定于所述电池盖，
所述连接电极由平板部件构成，在该平板部件形成有与电池外侧连通且在平面部开口的贯通孔，
所述导电板包括：随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶形的膜片部；和从该膜片部的外形的周围边缘部向径向外侧扩展的环形的凸缘部，所述膜片部覆盖所述连接电极的所述贯通孔，所述凸缘部与所述连接电极的平面部接合。
2.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述连接电极的平面部，设置有使所述凸缘部嵌入的环形的凹槽，该凹槽的外侧竖壁面与所述凸缘部的外端面的交界处通过焊接被接合而密封。
3.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述连接电极的平面部，设置有与所述凸缘部的外端面在全周相对的肋，该肋的相对面与所述凸缘部之间通过焊接被接合而密封。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部在所述轴向的至少一部分具有截面为凸形的圆弧形状的弯曲面部。
5.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部在所述轴向的至少一部分具有截面为直线形状的平滑面部。
6.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部具有将截面为凸形的圆弧形状的弯曲面部和截面为直线形状的平滑面部在所述轴向排列组合而成的立体形状。
7.如权利要求6所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述弯曲面部与所述平滑面部之间的边界部分，设置有以截面呈圆弧形的方式弯曲的弯曲部。
8.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部具有将截面为直线形状且相对于所述轴向的倾斜角彼此不同的多个平滑面部在所述轴向排列组合而成的立体形状。
9.如权利要求8所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述多个平滑面部之间的边界部分设置有以截面呈圆弧形的方式弯曲的弯曲部。
10.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部包括：随着沿所述轴向朝背离所述连接电极的方向去直径逐渐减小的第一倾斜面部；和从该第一倾斜面部随着沿所述轴向朝接近所述连接电极的方向去直径逐渐减小的第二倾斜面部。
11.如权利要求10所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述第一倾斜面部与所述第二倾斜面部之间的边界部分，设置有具有截面为凸形的圆弧形状地弯曲的弯曲部。
12.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
包括与所述电极组电连接的集电板，
该集电板包括：与所述导电板的所述膜片部的中央部接合的接合部；和形成在该接合部的周围，因所述膜片部的变形而破裂的脆弱部。
13.如权利要求12所述的方形二次电池，其特征在于：
包括第二绝缘体，该第二绝缘体设置在所述电池盖与所述连接电极之间，与所述连接电极一起被一体地铆接固定于所述电池盖，
所述集电板通过热焊接、螺钉、铆钉和粘接剂中的至少一者被接合固定于所述第二绝缘体。
14.如权利要求12所述的方形二次电池，其特征在于：
与所述电极组的正极电极连接的所述集电板、所述导电板、所述连接电极和所述正极外部端子由铝或铝合金制作。

Claims (14)

1.一种方形二次电池，其包括：扁平状的电极组；收纳该电极组的电池桶；封闭该电池桶的开口部的电池盖；设置于该电池盖的外部端子；和电流截断机构，该电流截断机构设置在将该外部端子与所述电极组之间电连接的电流路径的途中，因电池内压的上升而截断所述电流路径，
该方形二次电池的特征在于：
所述电流截断机构包括：配置在所述电池盖的内侧，与所述外部端子电连接的连接电极；和与该连接电极接合，因电池内压的上升而变形的导电板，
所述连接电极由平板部件构成，在该平板部件形成有与电池外侧连通且在平面部开口的贯通孔，
所述导电板包括：随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶形的膜片部；和从该膜片部的外形的周围边缘部向径向外侧扩展的环形的凸缘部，所述膜片部覆盖所述连接电极的所述贯通孔，所述凸缘部与所述连接电极的平面部接合。
2.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述连接电极的平面部，设置有使所述凸缘部嵌入的环形的凹槽，该凹槽的外侧竖壁面与所述凸缘部的外端面的交界处通过焊接被接合而密封。
3.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述连接电极的平面部，设置有与所述凸缘部的外端面在全周相对的肋，该肋的相对面与所述凸缘部之间通过焊接被接合而密封。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部在所述轴向的至少一部分具有截面为凸形的圆弧形状的弯曲面部。
5.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部在所述轴向的至少一部分具有截面为直线形状的平滑面部。
6.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部具有将截面为凸形的圆弧形状的弯曲面部和截面为直线形状的平滑面部在所述轴向排列组合而成的立体形状。
7.如权利要求6所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述弯曲面部与所述平滑面部之间的边界部分，设置有以截面呈圆弧形的方式弯曲的弯曲部。
8.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部具有将截面为直线形状且相对于所述轴向的倾斜角彼此不同的多个平滑面部在所述轴向排列组合而成的立体形状。
9.如权利要求8所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述多个平滑面部之间的边界部分设置有以截面呈圆弧形的方式弯曲的弯曲部。
10.如权利要求1～3中任一项所述的方形二次电池，其特征在于：
所述膜片部包括：随着沿所述轴向朝背离所述连接电极的方向去直径逐渐减小的第一倾斜面部；和从该第一倾斜面部随着沿所述轴向朝接近所述连接电极的方向去直径逐渐减小的第二倾斜面部。
11.如权利要求10所述的方形二次电池，其特征在于：
在所述第一倾斜面部与所述第二倾斜面部之间的边界部分，设置有具有截面为凸形的圆弧形状地弯曲的弯曲部。
12.如权利要求1所述的方形二次电池，其特征在于：
包括与所述电极组电连接的集电板，
该集电板包括：与所述导电板的所述膜片部的中央部接合的接合部；和形成在该接合部的周围，因所述膜片部的变形而破裂的脆弱部。
13.如权利要求12所述的方形二次电池，其特征在于：
包括第二绝缘体，该第二绝缘体设置在所述电池盖与所述连接电极之间，与所述连接电极一起被一体地铆接固定于所述电池盖，
所述集电板通过热焊接、螺钉、铆钉和粘接剂中的至少一者被接合固定于所述第二绝缘体。
14.如权利要求12所述的方形二次电池，其特征在于：
与所述电极组的正极电极连接的所述集电板、所述导电板、所述连接电极和所述正极外部端子由铝或铝合金制作。
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