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CN112789763A - 二次电池 - Google Patents

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CN112789763A CN201980063056.2A CN201980063056A CN112789763A CN 112789763 A CN112789763 A CN 112789763A CN 201980063056 A CN201980063056 A CN 201980063056A CN 112789763 A CN112789763 A CN 112789763A
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Abstract

二次电池包括：电池外壳，其收纳电极体；封口板，其将电池外壳的开口部封闭；集电极耳，其分别设于正极板和负极板；集电端子，其设于封口板的内侧，并经由集电极耳分别与正极板和负极板连接；以及外部端子，其设于封口板的外侧，并与集电端子连接，电极体以集电极耳在封口板的内侧空间弯曲的状态收容于电池外壳，集电极耳具有：接合部，其与集电端子超声波接合；以及弯曲部，其设于与接合部分开且靠电极体侧的位置，该弯曲部成为集电极耳弯曲的起点。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池的集电构造。
背景技术
近年，锂离子二次电池优选作为车辆搭载用电源或电脑以及便携式终端的电源使用。作为这种锂离子二次电池中的一种，公知有具备正电极和负电极隔着隔膜交替层叠而成的电极体的电池构造。
例如，在专利文献1中，公开有一种将电极体收纳于方形外壳而成的锂离子二次电池，其中，该电极体通过将多个正极和多个负极与隔膜交替层叠而成。在该公报中，在正极和负极，层叠多个由各自的基材层(金属箔)形成的突出部(极耳)而形成极耳部，该极耳部利用超声波接合与正极集电体和负极集电体接合。而且，正极集电体和负极集电体分别与设于方形外壳的盖体的外侧的正极端子和负极端子电连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－139191号公报
发明内容
在专利文献1所公开的锂离子二次电池中，在组装工序中，按照将电极体收纳于方形外壳、然后利用盖体将方形外壳的开口部封闭这样的顺序进行组装。此时，按照对极耳部与正极集电体和负极集电体进行超声波接合之后利用盖体盖上方形外壳的顺序进行组装，但在利用盖体盖上时，对极耳部与正极集电体和负极集电体作用有应力。即，在对极耳部与正极集电体和负极集电体进行超声波接合时，在未对两者作用有应力的状态下进行接合，但是，在组装时，在使由金属箔形成的极耳部弯折的状态、即在对极耳部作用有应力的状态下利用盖体盖上。
特别是，近年来，由于强烈地要求提高每单位体积的电池容量，因而需要在尽可能地增大电池外壳内的正极和负极所占的体积比例的方面进行研究。因而，正极和负极以外的构件可在电池外壳内占有的空间逐渐减少。根据这样的实际情况，在上述的组装工序中，极耳部与正极集电体和负极集电体收纳于非常小的空间。其结果，在极耳部与正极集电体和负极集电体之间的接合部作用有较大的应力地进行收纳。
极耳部由金属箔形成，因而在作用有应力时会弯曲，但正极集电体和负极集电体由金属板形成，因而在组装时的应力程度下不会弯曲。即，由弯曲产生的应力集中在极耳部与正极集电体和负极集电体之间的接合部。其结果，在接合部的端部，极耳部可能发生断裂。
本发明即是鉴于这一点而做成的，其主要的目的在于提供一种具有在组装工序中能够防止集电极耳的断裂的构造的二次电池。
本发明涉及一种二次电池，该二次电池包括：电极体，其具备正极板和负极板；电池外壳，其收纳电极体，并且具有开口部；封口板，其将开口部封闭；集电极耳，其分别设于正极板和负极板；集电端子，其设于封口板的内侧，并经由集电极耳分别与正极板和负极板连接；以及外部端子，其设于封口板的外侧，并与集电端子连接，其中，电极体以集电极耳在封口板的内侧空间弯曲的状态收容于电池外壳，集电极耳具有：与集电端子之间的接合部；以及弯曲部，其设于与接合部分开且靠电极体侧的位置，该弯曲部成为集电极耳弯曲的起点。
根据本发明，能够防止在组装二次电池时集电极耳断裂。
附图说明
图1是示意性表示本发明的一实施方式的二次电池的结构的剖视图。
图2是示意性表示电极体的结构的立体图。
图3是仅表示图2所示的电极体的突出有正极集电极耳的一侧的立体图。
图4是表示使正极集电极耳层叠并放置于正极集电端子的状态的立体图。
图5是表示使正极集电极耳与正极集电端子超声波接合的方法的图。
图6是表示从上方观察接合后的正极集电极耳和正极集电端子的状态的俯视图。
图7是表示从斜上方观察接合后的正极集电极耳和正极集电端子的状态的立体图。
图8是表示二次电池的组装工序的立体图。
图9是表示二次电池的组装工序的立体图。
图10是表示二次电池的组装工序的立体图。
图11是表示二次电池的组装工序的立体图。
图12是表示将本实施方式的变形例的正极集电极耳与正极集电端子之间的接合部放大后的俯视图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在不偏离发挥本发明的效果的范围的范围内，能够适当变更。
图1是示意性表示本发明的一实施方式的二次电池的结构的剖视图。
如图1所示，本实施方式的二次电池具有：电极体10，其具备正极板和负极板；电池外壳60，其具有开口部，并收纳电极体10；以及封口板62，其将开口部封闭。
图2是示意性表示本实施方式的电极体10的结构的立体图。
如图2所示，在电极体10中，以中间隔着隔膜3的方式层叠有多张正极板1和负极板2，在正极板1的一端(上侧端部)设有正极集电极耳20，在负极板2的一端设有负极集电极耳22。正极集电极耳20和负极集电极耳22由金属箔形成。
如图1所示，在电极体10中，多个正极集电极耳20被捆成一束并与正极集电端子30A接合，多个负极集电极耳22被捆成一束并与负极集电端子32A接合。在此，正极集电端子30A和负极集电端子32A由金属板形成。
正极集电端子30A经由连接构件30B与安装于封口板62的外侧的正极外部端子50连接，负极集电端子32A经由连接构件32B与安装于封口板62的外侧的负极外部端子52连接。在此，连接构件30B、32B由金属板形成。
在正极集电端子30A及连接构件30B这两者与封口板62之间配置有绝缘构件90，在负极集电端子32A及连接构件32B这两者与封口板62之间配置有绝缘构件92。另外，正极外部端子50隔着垫片91利用铆接加工固定于封口板62，负极外部端子52隔着垫片93利用铆接加工固定于封口板62。
接着，参照图3～图7对正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合进行说明。此外，负极集电极耳22与负极集电端子32A之间的接合也与正极侧相同。
图3是仅表示图2所示的电极体10的突出有正极集电极耳20的一侧的立体图。将该多个正极集电极耳20捆成一束并使其层叠，放置于正极集电端子30A上(图4)。
然后，如图5所示，使用超声波接合装置100使正极集电极耳20与正极集电端子30A接合。超声波接合装置100利用设有用于接合的多个隆起(突起部)40的焊头42和砧座45夹着要接合的构件来进行超声波接合。具体而言，将放置有正极集电极耳20的正极集电端子30A放置于砧座45，自正极集电极耳20的上表面推压隆起40，利用超声波使焊头42一边振动一边下降。由此，隆起40对正极集电极耳20进行压缩并使其凹陷，并且，正极集电极耳20和正极集电端子30A被由超声波振动产生的摩擦热加热而接合。隆起40例如由四棱台形状的突起形成，正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70成为与隆起40的形状对应的凹形状。
图6是表示从上方观察接合后的正极集电极耳20和正极集电端子30A的状态的俯视图。
如图6所示，正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70在正极集电极耳20的宽度方向(与自正极板1延伸的方向垂直的方向)上相邻地排列有多个而形成列，该列在正极集电极耳20的长度方向(自正极板1延伸的方向)上相邻地排列有多列。如此，通过密集地形成多个接合部70，从而使接合强度提高。
另外，正极集电极耳20在宽度方向端部的、离开与正极集电端子30A的接合部70且靠电极体10侧的位置具有缺口部80、80。该缺口部80、80在后述的组装工序中为成为正极集电极耳20弯曲的起点的弯曲部。
图7是表示从斜上方观察接合后的正极集电极耳20和正极集电端子30A的状态的立体图。
以下，参照图8～图11说明图7所示的状态之后的组装工序。
如图8所示，事先将封口板62、正极外部端子50、绝缘构件90以及连接构件30B连接并固定，并在它们成为了一体的构件上放置接合有正极集电极耳20的正极集电端子30A。正极集电端子30A将与正极集电极耳20的接合面的相反侧的面放置于上述的部件。另外，以与连接构件30B相邻的方式放置正极集电端子30A。
接着，如图9所示，对正极集电端子30A与连接构件30B之间的相邻部分进行焊接，而形成焊接部分78。该焊接例如利用激光焊接来进行。
接着，如图9所示，使封口板62向箭头A的方向旋转，如图10所示，将电极体10插入于电池外壳60。此时，在使封口板62靠近电池外壳60时，正极集电极耳20向电池外壳60的外侧伸出，因而使用压入构件120将正极集电极耳20压入以使其收纳于电池外壳60的内侧。
最后，如图11所示，利用封口板62将电池外壳60的开口部封闭，对封口板62和电池外壳60进行焊接以进行固定、密封，从而能够组装成本实施方式的二次电池。此时，电极体10以正极集电极耳20在封口板62的内侧空间弯曲的状态收容于电池外壳60。
另外，如图5所示，在正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70，正极集电极耳20薄壁化，因而正极集电极耳20的机械强度较弱。因此，在将电极体10收容于电池外壳60时，在正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70，位于靠电极体10侧的端部的列的接合部71容易成为正极集电极耳20弯曲的起点。当正极集电极耳20沿着接合部71弯曲时，应力集中在该部分，因而可能导致薄壁化后的正极集电极耳20破损。
因此，在本实施方式中，如图6所示，正极集电端子30A在宽度方向端部的、离开与正极集电端子30A的接合部70且靠电极体10侧的位置具有缺口部80、80。正极集电端子30A在该缺口部80、80处的机械强度较弱，因而在将电极体10收容于电池外壳60时，能够使缺口部80、80为正极集电极耳20弯曲的起点。即，能够使正极集电极耳20沿着由缺口部80、80规定的线P弯曲。其结果，如图10和图11所示，能够以正极集电极耳20在封口板62的内侧空间以缺口部80、80为起点弯曲的状态将电极体10收容于电池外壳60。
在本实施方式中，在将电极体10收容于电池外壳60时，为了使正极集电极耳20在缺口部80优先弯曲，优选以正极集电极耳20的缺口部80处的机械强度弱于正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70处的机械强度的方式形成缺口部80。此外，正极集电极耳20的缺口部80处的机械强度能够通过适当改变缺口部80、80的形状、大小等来进行调整。
另外，缺口部80并非一定要设于正极集电极耳20的宽度方向两端部，也可以仅设于一端部。另外，缺口部80可以不设于层叠在一起的全部正极集电极耳20，而是仅设于一部分正极集电极耳20。
此外，不一定必须使正极集电极耳20的缺口部80处的机械强度弱于正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70处的机械强度。该情况下，在将电极体10收容于电池外壳60时，例如，将图10所示那样的压入构件120推压于正极集电极耳20的设有缺口部80的部位的同时，将正极集电极耳20向电池外壳60压入，从而能够使设有缺口部80的部位优先弯曲。此外，一旦在缺口部80产生弯曲，则之后即使不推压压入构件120，缺口部80也维持弯曲，能够在该状态下，利用封口板62将电池外壳60的开口部封闭。其结果，能够避免正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70成为正极集电极耳20的弯曲部。
根据本实施方式，正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70不会成为正极集电极耳20的弯曲部，因此即使由于电池的组装时、或使用电池时的振动、冲击导致正极集电极耳20和负极集电极耳22较大程度地弯曲，也能够防止正极集电极耳20和负极集电极耳22断裂。
(变形例)
图12是表示将本实施方式的变形例的正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70放大后的俯视图。
在上述实施方式中，将设于正极集电极耳20的宽度方向端部的缺口部80、80设为成为正极集电极耳20弯曲的起点的弯曲部，但在本变形例中，沿着正极集电极耳20的宽度方向设置与正极集电端子30A超声波接合的接合点81、81，并将该部位设为成为正极集电极耳20弯曲的起点的弯曲部。由此，能够使正极集电极耳20沿着由接合点81、81规定的线P弯曲。其结果，能够以正极集电极耳20在封口板62的内侧空间以接合点81、81为起点弯曲的状态将电极体10收容于电池外壳60。
此外，接合点81、81能够使用图5所示的超声波接合装置100并利用与上述实施方式的接合部70的形成相同的方法来形成。
在本变形例中，在将电极体10收容于电池外壳60时，为了使正极集电极耳20在接合点81处优先弯曲，优选以正极集电极耳20的接合点81处的机械强度弱于正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70处的机械强度的方式形成接合点81。此外，正极集电极耳20的接合点81处的机械强度能够通过适当改变接合点81的大小、形状、深度、个数等来进行调整。
此外，不一定必须使正极集电极耳20的接合点81处的机械强度弱于正极集电极耳20与正极集电端子30A之间的接合部70处的机械强度。该情况下，在上述实施方式中，与将缺口部80设为弯曲部时相同，在将电极体10收容于电池外壳60时，例如，将图10所示那样的压入构件120推压于正极集电极耳20的设有接合点81的部位的同时，将正极集电极耳20向电池外壳60压入，从而能够使设有接合点81的部位优先弯曲。
以上，利用优选的实施方式说明了本发明，但这样的说明并不是限定事项，当然，能够进行各种各样的改变。例如，在上述实施方式中，将在正极集电极耳20的宽度方向端部设置的缺口部80设为弯曲部，但也可以代替缺口部80，而例如沿着正极集电极耳20的宽度方向设置多个贯通孔，将该部位设为弯曲部。
另外，在上述实施方式中，正极集电端子30A和连接构件30B由相对独立的构件构成，但也可以构成为一体构件，来作为正极集电端子。
另外，本发明的二次电池的种类并没有特别限定，例如，能够应用于锂离子二次电池、镍氢二次电池等。另外，电极体10的构造也没有特别限定。另外，对于正极、负极、隔膜、电解液等，能够使用公知的材料。
附图标记说明
1、正极板；2、负极板；3、隔膜；10、电极体；20、正极集电极耳；22、负极集电极耳；30A、正极集电端子；30B、连接构件；32A、负极集电端子；32B、连接构件；50、正极外部端子；52、负极外部端子；60、电池外壳；62、封口板；70、接合部；71、位于靠电极体侧的端部的列的接合部；80、缺口部(弯曲部)；81、接合点(弯曲部)；90、92、绝缘构件；91、93、垫片；100、超声波接合装置。

Claims (3)

1.一种二次电池，
该二次电池包括：
电极体，其具备正极板和负极板；
电池外壳，其收纳所述电极体，并且具有开口部；
封口板，其将所述开口部封闭；
集电极耳，其分别设于所述正极板和所述负极板；
集电端子，其设于所述封口板的内侧，并经由所述集电极耳分别与所述正极板和所述负极板连接；以及
外部端子，其设于所述封口板的外侧，并与所述集电端子连接，
其中，
所述电极体以所述集电极耳在所述封口板的内侧空间弯曲的状态收容于所述电池外壳，
所述集电极耳具有：
与所述集电端子之间的接合部；以及
弯曲部，其设于与所述接合部分开且靠所述电极体侧的位置，该弯曲部成为所述集电极耳弯曲的起点。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述弯曲部由在所述集电极耳的宽度方向端部设置的缺口部构成。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述弯曲部由沿着所述集电极耳的宽度方向设置的与所述集电端子之间的接合点构成。
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