專利名稱：電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓋板焊接在電池容器開口部的電池。
背景技術(shù)：
如圖6所示電池為圓柱形，在收納電池元件10的圓筒形的電池容器2的上端開口部設(shè)有蓋子15。此類電池，在裝配有不銹鋼鋼板的呈鈕扣狀的蓋子15的內(nèi)部設(shè)有安全閥，把這個(gè)蓋子15通過(guò)密封件16嵌入不銹鋼制的電池容器2的上端開口部并把周圍鉚接而作為端子。同時(shí)，電池容器2兼做與蓋子15極性不同的端子。
這樣的結(jié)構(gòu)經(jīng)常被使用于鋰離子二次電池等的非水電解質(zhì)二次電池中，在該場(chǎng)合下，蓋子15為正極端子，電池容器2為負(fù)極端子。
然而，具有上述結(jié)構(gòu)的電池雖然電池容器2的內(nèi)部通過(guò)鉚接加工而由密封件16密封，不過(guò)，由于鉚接加工的精度不一定高，使得在電池制造時(shí)電池容器的氣密性不充分，或者由于密封件16時(shí)效劣化，而存在難于長(zhǎng)期地確保電池容器的氣密性的問(wèn)題。
于是，一直就有這樣的需求，即不采用鉚接加工，而是通過(guò)焊接來(lái)可靠地把蓋子15封著在電池容器2的上端開口部。然而，如果把蓋子15焊接在電池容器2上的話，則蓋子15與由電池殼構(gòu)成的端子相導(dǎo)通，于是有必需采用通過(guò)密封件鉚接蓋板以外的方法把與電池殼極性不同的端子絕緣密封安裝在蓋子15上。
對(duì)于形狀上難于把蓋板通過(guò)密封件鉚接在電池殼上的電池，經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)是端子材貫通于焊接在電池殼上的蓋板，再在該蓋板和端子材之間用樹脂制的密封件絕緣。特別是在方形鋰離子電池等中，常常采用這樣的結(jié)構(gòu)。
然而，采用這樣的樹脂制的密封件，使得在電池制造時(shí)電池容器的氣密性不充分，或者由于密封件時(shí)效劣化，而存在難于長(zhǎng)期地確保電池容器的氣密性的問(wèn)題。
另外，也制造有具有以下結(jié)構(gòu)的電池，即端子材貫通于焊接在電池殼上的蓋板，其蓋板和端子材間用玻璃氣密封接等的無(wú)機(jī)材料絕緣，并且此貫通蓋板的端子材就原樣地被用做電池的端子。特別是大型鋰離子電池等經(jīng)常采用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)由于未使用樹脂制的密封件，從而能長(zhǎng)期地確保電池容器的氣密性。
然而，通常為使電池的端子易于與電子設(shè)備、及與導(dǎo)出電流的導(dǎo)引線相連接，要求電池的端子要有一定以上的面積。為此，對(duì)于這樣結(jié)構(gòu)，由于貫通蓋板的端子材本身變大，雖其可用于大型電池，但是從端子材的容納空間的角度來(lái)看，不適合用于小型電池。特別對(duì)于電池體積在100cm3以下的小型電池，這個(gè)問(wèn)題更嚴(yán)重。同時(shí)，存在著由于金屬制的端子材變大，而導(dǎo)致電池變重的問(wèn)題。
為了克服上述問(wèn)題，提出如下結(jié)構(gòu)的電池的方案，即把蓋板焊接在電池容器的開口部，端子材貫穿于焊接在電池殼上的蓋板，在蓋板和端子材間用玻璃氣密封接等無(wú)機(jī)材料絕緣，再把與端子材電接觸的端子板作為電池的端子。在采用了這樣結(jié)構(gòu)的情況下，貫穿蓋板的端子材即使很小，也可得到具有大表面積的電池端子。結(jié)果，由于端子材可收納于小空間內(nèi)而也適合應(yīng)用于小型電池，并且因?yàn)槎俗硬男《蓽p輕電池重量。
但是，在采用這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，因?yàn)樯w板和端子板的極性不同，所以為了防止短路，需要用絕緣材把蓋板和端子板間絕緣。通常，樹脂絕緣材料被用作其絕緣材，而端子板由絕緣板所支撐并固定。
然而，由于絕緣板的電絕緣性是必須的，所以不能用金屬，結(jié)果，就不能通過(guò)焊接的方法來(lái)固定蓋板。因此，迄今為止，是用粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶把絕緣板固定在蓋板上?；蚴?，粘結(jié)膠帶本身就被用做絕緣材料。然而，采用這種粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶的方法，對(duì)絕緣板或絕緣材固定于蓋子上的長(zhǎng)期可靠性較低，存在著易發(fā)生“剝離”的問(wèn)題。
如果發(fā)生“剝離”，由絕緣板支撐的端子板、絕緣板周圍的保護(hù)元件等部件的位置就不能很好地固定，從而導(dǎo)致端子板、部件的電結(jié)點(diǎn)脫落，或者造成與正、負(fù)極電連接部位間的短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電池，其蓋板被焊接在電池容器的開口部，用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材把端子材封著在蓋板的端子口上，這種電池的絕緣板與蓋板的固定的長(zhǎng)期可靠性出色，不會(huì)發(fā)生端子板或部件的電結(jié)點(diǎn)的脫落，也不會(huì)發(fā)生與正、負(fù)極電連接部位間短路。
本發(fā)明的電池的特征是具有焊接在電池容器開口部的蓋板，設(shè)置在上述蓋板上、并向上述蓋板上側(cè)突出的固定絕緣板用突出部，設(shè)置在上述蓋板上的端子口，用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材封著在上述端子口上的端子材，由上述絕緣板固定用突出部所固定、設(shè)置于上述蓋板上的絕緣板，以及由上述絕緣板支撐、并與上述端子材電連接的端子板。
再有，在本說(shuō)明書中，上下側(cè)的定義如下，即從蓋板形成的面朝向電池殼外側(cè)的方向?yàn)樯蟼?cè)，朝向電池殼內(nèi)側(cè)的方向?yàn)橄聜?cè)。
在本說(shuō)明書所謂的絕緣板固定用突出部是指直接或者間接地固定在蓋板上、從蓋板突出、并且直接或間接地用于固定絕緣板的部位。
并且，在本說(shuō)明書的“由絕緣板支撐”被支撐物不一定是必需直接與絕緣板接觸，也包括介于存在其間的其它部件來(lái)支撐的情形。
本發(fā)明通過(guò)設(shè)在蓋板上、并通過(guò)向蓋板上側(cè)突出的固定絕緣板的突出部來(lái)固定絕緣板，在這一點(diǎn)上與只采用粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶來(lái)固定絕緣板的以往技術(shù)不同。通過(guò)用這種絕緣板固定用突出部來(lái)固定絕緣板的方法，因其不依存于粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶的長(zhǎng)期可靠性的劣化的固定力而固定絕緣板，所以即使是長(zhǎng)期放置后，其固定力幾乎也不下降。
因此，本發(fā)明的電池，其絕緣板與蓋板固定的長(zhǎng)期可靠性出色，結(jié)果，具有的優(yōu)點(diǎn)是端子板或部件的電結(jié)點(diǎn)脫落，或與正、負(fù)極的電連接部位間的短路等現(xiàn)象極少。
并且，在本發(fā)明中，因?yàn)樯w板被焊接在電池容器的開口部，并進(jìn)一步地用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材將端子材封著在端口上，所以比起采用樹脂制密封件密閉電池容器的電池，不僅在電池制造時(shí)具有足夠的電池容器的氣密性，而且可長(zhǎng)期地確保電池容器的氣密性。


圖1表示的是本發(fā)明的一實(shí)施例，其表示的是圓柱型鋰離子二次電池的蓋子結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖2表示的是本發(fā)明的一實(shí)施例，其表示的是圓柱型鋰離子二次電池結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。
圖3表示的是本發(fā)明的一實(shí)施例，其表示的是圓柱型鋰離子二次電池的電池結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖4表示本發(fā)明的一實(shí)施例，其表示的是收納有保護(hù)電路的圓柱型鋰離子二次電池的蓋子的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
圖5表示本發(fā)明的一實(shí)施例，其是用于圓柱型鋰離子二次電池的保護(hù)電路的電路圖。
圖6表示的是已往技術(shù)的例子，其表示的是圓柱型鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖。
圖7表示本發(fā)明的一實(shí)施例，是電池的蓋板的上表面圖。
圖8表示本發(fā)明的一實(shí)施例，是電池的絕緣板和固定部件的上表面圖。
圖9表示本發(fā)明的一實(shí)施例，是電池的固定部件的主視圖。
圖10表示本發(fā)明的一實(shí)施例，是電池的固定部件周圍的縱剖面圖。
圖11表示本發(fā)明的一實(shí)施例，是電池的固定部件周圍的縱剖面圖。
具體實(shí)施例方式
作為本發(fā)明的一實(shí)施例，圖1～圖4表示了圓柱型鋰離子二次電池的結(jié)造。圖1是鋰離子二次電池的蓋子的分解立體圖，圖2是表示圓柱型鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)的縱剖面圖，圖3是表示鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)的分解立體圖，并且，圖4是鋰離子二次電池的蓋子的分解立體圖。另外，圖6表示的是已往例的電池的結(jié)構(gòu)，不過(guò)，在圖1～圖4中與已往例子具有同樣功能的結(jié)構(gòu)部件使用了相同的符號(hào)。
如圖1～圖3所示，本發(fā)明的圓柱型鋰離子二次電池，電池元件10與在其上下的幾個(gè)絕緣片12a-12d相接觸而收納在圓筒形電池容器2中，由蓋板1和其它結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成的蓋組合體13被嵌入電池容器2的上部開口處，通過(guò)焊接而封著。
該電池容器2通常是不銹鋼制的，通過(guò)從收納在其內(nèi)部的電池元件10的負(fù)極導(dǎo)出的連接片11a與電池容器2相連接，從而電池容器本身兼做負(fù)極端子。同時(shí)，從電池元件10的正極導(dǎo)出的連接片11b，在通過(guò)絕緣片12b～12d而處于避免短路的狀態(tài)下，被連接在貫通蓋板且被封著的端子材3b上，再通過(guò)端子材3b與端子板導(dǎo)引部6a相連接。端子板6成為正極端子。
如圖1所示，上述蓋板1在中央部形成開口孔1c，為使其嵌入并易于焊接在電池容器2的上端開口部，位于圓板形的蓋板1的周邊部的蓋板突出部1d被朝上彎成環(huán)狀。在稍微偏離該蓋板1的開口孔1c的位置，開有端子口3a。并且，端子材3b貫穿并通過(guò)絕緣密封材3c被封著在端子口3a。
為形成充分厚的絕緣密封材3c，端子口3a的開口邊緣部被向上彎成環(huán)狀。端子材3b是不銹鋼制的栓狀物，其上下端部分別從絕緣密封材3c向上下突出，其下端通過(guò)連接片11b與收納在電池容器2里的電池元件10的正極相連接。
在蓋板1的開口孔1c的上方，設(shè)置有當(dāng)電池容器2內(nèi)壓異常上升時(shí)可開口的圓板形安全閥1b和環(huán)狀固定部件(ホルダ)1a，通過(guò)在這個(gè)固定部件1a上進(jìn)行焊接，使安全閥1b的周圍焊著在蓋板1上，堵塞住開口孔1c。
安全閥1b是由表面形成有十字槽的鍍鎳層構(gòu)成的薄金屬板，并按如下方式形成通過(guò)形成30μm左右厚的金屬板的同時(shí)，又高精度地形成有10μm左右深的槽，當(dāng)電池容器2的內(nèi)壓達(dá)到大約1MPa時(shí)，剩余厚度為20μm的槽會(huì)可靠地?cái)嗔巡㈤_口。但是，因?yàn)榘讶绱吮〉陌踩y1b直接焊接在蓋板1上的話，很難完全堵塞開口孔1c，于是把環(huán)狀不銹鋼鋼板制的固定部件1a疊放在安全閥1b上面，以便從其上面可焊接在一起。
不銹鋼或鍍鎳鋼板制的固定部件4被焊接固定在該蓋板1的底面上。該固定部件4具有周圍向上方環(huán)狀立起的固定部件突出部4d、爪4a和絕緣板固定用突出部4b。該固定部件4被設(shè)置成與蓋板1的底面相接，并以3處焊接部4c焊接固定在蓋板1上。
在固定部件4的上面載有絕緣板5。在絕緣板5中央設(shè)置有絕緣板通氣口5a，在偏離中央部的位置設(shè)置有圓形的貫通孔5b和狹縫形的貫通孔5c。端子材3b貫通該貫通孔5b。另外，設(shè)置于固定部件4上的絕緣板固定用突出部4b貫穿貫通孔5c。絕緣板固定用突出部4b從貫通孔5c向上突出的部分沿絕緣板5的上表面彎折，把絕緣板5牢牢地固定在蓋板1上。并且，在絕緣板5中央的絕緣板通氣口5a和沿其周邊彎成環(huán)狀的折彎部5d之間設(shè)置有空間，該空間內(nèi)也可收納后述的保護(hù)電路14。另外，考慮到成形性及可靠性，采用PBT或PPS樹脂等做絕緣板5。
如下所述，端子板6由絕緣板5支撐。在上述絕緣板5的上面配置有堵塞絕緣板通氣口5a和端子口5b的端子板6。端子板6是由鍍鎳鋼板制成的圓板狀物，做成象倒扣著的淺容器一樣，除了周邊部以外的部分呈向上突起。同時(shí)，在向上突起的部分設(shè)有通氣口6b。并且，該端子板6的導(dǎo)引部6a從圓板的一端向側(cè)面突出的同時(shí)，在從導(dǎo)引部6a轉(zhuǎn)120度的位置設(shè)有突出于側(cè)面的固定部6c。并且，導(dǎo)引部6a的端部被焊接在從絕緣板5的端子口5b探出的端子材3b的上端部。另外，在后文也有所敘述，當(dāng)裝有保護(hù)電路14時(shí)，導(dǎo)引部6a則被焊接在從保護(hù)電路14導(dǎo)出的連接片上。固定部6c雖被配置在與絕緣板5的上側(cè)相接觸的位置，不過(guò)沒(méi)被固著在絕緣板5上。
進(jìn)而，在端子板6的圓板的下表面上，貼有絕緣用的絕緣薄片7。
進(jìn)而，上部絕緣板8被用兩面膠帶9粘貼固定在絕緣板5的上面。上部絕緣板8呈圓型，其直徑比蓋板1略大。再在上部絕緣板8的中央設(shè)有圓形的上部絕緣板開口部8a，并使得端子板6的圓板部露出。并且，從該圓形上部絕緣板開口部8a向四方開有切口8b。當(dāng)電池容器2的內(nèi)壓異常上升，安全閥1b的槽斷裂而開口時(shí)，因?yàn)槎俗影?被從下方強(qiáng)力上推，固定部6c從上部絕緣板開口部8a脫離，通過(guò)該端子板6首先從導(dǎo)引部6a處彎曲拱起而快速排出氣體。象上述那樣，在上部絕緣板8上形成有切口8b時(shí)，由于安全閥1b動(dòng)作時(shí)，固定部6c容易地從上部絕緣板開口部8a脫離，從而提高了電池的安全性。
同時(shí)，兩面膠帶9的形狀比上部絕緣板8略小，并在中央有端子板6的圓板部露出的孔9a，在靠外側(cè)開有焊接端子材3b和端子板6的導(dǎo)引部6a所必需的孔9b。
接下來(lái)，對(duì)于裝有為防止異常充電和過(guò)度放電以保持電池的安全性的保護(hù)電路的本發(fā)明的電池，參照附圖加以說(shuō)明。
如圖4所示，為使保護(hù)電路14能裝入到絕緣板5的下方，將其中央開孔的炸面圈形的圓板切成扇狀，把在玻璃纖維板上設(shè)置有電路的印刷配線板14b作為基板，在其上以所謂的片狀裝有檢測(cè)電壓和溫度的元件、FET、保險(xiǎn)絲一樣的切斷電流元件，及一些周邊元件等14a。并且，還裝有為與輸入及輸出連接的端子14c、14d、14e。
圖5表示的是保護(hù)電路14的電路圖的一個(gè)例子。在該電路圖中，保護(hù)電路14由主要搭載有電壓檢測(cè)IC、溫度檢測(cè)熱敏電阻和FET等的開關(guān)元件等的電子元件的控制電路，和裝有電流隔斷用保險(xiǎn)絲的電流隔斷機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，并具有正極輸入端子14c、正極輸出端子14d及負(fù)極輸出端子14e。
在圖4表示的實(shí)施例中，保護(hù)電路14的正極輸入端子14c通過(guò)連接片14f被連接到電池的端子材3b上，正極輸出端子14d通過(guò)連接片14g與端子板6的導(dǎo)引部6a相連接，再有負(fù)極輸出端子14e通過(guò)導(dǎo)引片14h與蓋板1的底部連接。
如上述的實(shí)施例所示，本發(fā)明的電池具備焊接在電池容器2的開口部的蓋板1，設(shè)置在蓋板1上、并向蓋板1的上側(cè)突出的絕緣板固定用突出部4b，設(shè)置在蓋板1上的端子口3a，用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材3c密封在端子口3a上的端子材3b，由絕緣板固定用突出部4b固定并設(shè)置在蓋板1上側(cè)的絕緣板5，被絕緣板5所支撐的與端子材3b電連接的端子板6。
另外，本說(shuō)明書中所記載的所謂“設(shè)置在蓋板上”，并不只限定于絕緣板固定用突出部4b直接設(shè)置在蓋板1上的情況，也包含如圖1所示的、絕緣板固定用突出部4b通過(guò)固定部件4等而設(shè)置在蓋板1上的情況。
在本發(fā)明中，絕緣板5通過(guò)設(shè)置在蓋板1上的、向蓋板1上側(cè)突出的絕緣板固定用突出部4b來(lái)固定這一點(diǎn)上，與只用粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶來(lái)固定絕緣板5的以前技術(shù)不同。因?yàn)橛眠@樣的絕緣板固定用突出部4b固定絕緣板5的方法，不依存于粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶等的長(zhǎng)期可靠性劣化的固定力而能固定絕緣板5，所以即使是長(zhǎng)期間放置后，其固定力幾乎也不下降。
因此，本發(fā)明的電池具有如下優(yōu)點(diǎn)，絕緣板5固定于蓋板1的長(zhǎng)期可靠性出色，結(jié)果，使得端子板6或其他部件的電結(jié)點(diǎn)脫落、或與正極電連接的部位和與負(fù)極電連接部位的短路等的事故極少。
進(jìn)一步地，如上述實(shí)施例所示，在本發(fā)明中，由于蓋板1被焊接在電池容器2的開口部上，并且在用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材3c把端子材3b封著在端子口3a上，所以比起用樹脂制的密封件16密封電池容器2的電池，不僅在電池制造時(shí)電池容器2能具有充分的氣密性，而且能長(zhǎng)期地確保電池容器2的氣密性。
在上述的實(shí)施例中，固定部件4呈環(huán)狀，不過(guò)本發(fā)明的固定部件4不僅限于環(huán)狀，只要是為固定絕緣板5而通過(guò)焊接把其固著在蓋板1上的部件，什么形狀都可以。
但在本發(fā)明的電池中，如上述的實(shí)施例描述的那樣，固定部件4以環(huán)狀為好。對(duì)于固定部件4與蓋板1的焊接以通過(guò)數(shù)個(gè)焊接部4c來(lái)進(jìn)行，進(jìn)而把這些數(shù)個(gè)焊接部4c盡量相互隔開為好，其優(yōu)點(diǎn)是固定部件4不易被外力搖動(dòng)，結(jié)果使焊接部4c不易脫落。然而，為隔開進(jìn)行焊接的數(shù)個(gè)焊接部4c，單純地加大固定部件4的尺寸的話，固定部件4變重從而增加整個(gè)電池的重量，同時(shí)固定部件4的體積也增大，從而造成在蓋板1近旁的用于收納各種部件的空間變窄這樣的問(wèn)題。
如果把固定部件4做成環(huán)狀，則即使用于熔接的數(shù)個(gè)焊接部4c彼此隔開，也可抑制固定部件4本身的重量及體積的增加。同時(shí)，因?yàn)樵诔虱h(huán)狀的固定部件4的環(huán)內(nèi)可收納保護(hù)元件等部件，從而可有效地利用蓋板1近旁的空間。
如上述的實(shí)施例所示，本發(fā)明的電池以具備如下結(jié)構(gòu)為好即蓋板1具備在其周邊部向上突出的蓋板突出部1d，固定部件4具備在其周邊部向上突出的固定部件突出部4d，固定部件突出部4d內(nèi)接在蓋板突出部1d內(nèi)。通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，由于固定部件4的位置由蓋板突出部1d所固定，比只是僅僅通過(guò)焊接部4c來(lái)固定固定部件4的場(chǎng)合，固定元件4不易被外力所搖動(dòng)。結(jié)果，這樣的結(jié)構(gòu)具有蓋板1和固定部件4的焊接部4c不易脫落的優(yōu)點(diǎn)。
在上述的、蓋板1具備在其周邊部向上突出的蓋板突出部1d，固定部件4具備在其周邊部向上突出的固定部件突出部4d，固定部件突出部4d內(nèi)接在蓋板突出部1d內(nèi)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，本發(fā)明的電池以還具備如下結(jié)構(gòu)為好即象上述的實(shí)施例所示的那樣，絕緣板5內(nèi)接并嵌入部件突出部4d中。同時(shí)，除上述的結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明的電池以還具備如下結(jié)構(gòu)為好即蓋板1具備在其周邊部向上突出的蓋板突出部1d，絕緣板5內(nèi)接并嵌入蓋板突出部1d。通過(guò)采用這些優(yōu)選例，絕緣板5的位置被固定部件突出部4d或蓋板突出部1d固定，這比起只是僅僅用絕緣板固定用突出部4b固定絕緣板5的場(chǎng)合，絕緣板5不易被外力所搖動(dòng)。結(jié)果，這樣的電池具有的優(yōu)點(diǎn)是使得端子板6或其他的部件的電結(jié)點(diǎn)脫落，或者與正極電連接的部位和與負(fù)極電連接的部位間短路極少。在上述的、絕緣板5內(nèi)接并嵌入固定部件突出部4d或蓋板突出部1d的例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的電池的電池容器2又以圓柱型為好。絕緣板5在絕緣板固定用突出部4b近旁的固定力較強(qiáng)，但在越遠(yuǎn)離絕緣板固定用突出部4b的位置其固定力就變的越弱。對(duì)于方形電池，使用方形的絕緣板5時(shí)，絕緣板5的4個(gè)角中的幾個(gè)易于遠(yuǎn)離絕緣板固定用突出部4b。與此相對(duì)，電池容器2是圓柱型的、其蓋板1是圓形的情況下，因沒(méi)有角，與方形電池相比，在絕緣板5上難以產(chǎn)生遠(yuǎn)離絕緣板固定用突出部4b的部分。因此，電池容器2為圓柱型的情況下，具有絕緣板5被牢牢地固定住而難以搖動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的電池中，最好是如上述的實(shí)施例所示，蓋板1具有安全閥1b，絕緣板5在與安全閥1b至少一部分重疊的位置處設(shè)置絕緣板通氣口5a。在本說(shuō)明書中，所謂絕緣板通氣口5a意味著當(dāng)安全閥1b動(dòng)作時(shí)，為使噴出的氣體可以通過(guò)而設(shè)置在絕緣板5上的通氣口。為使端子板6有充分的面積又不與蓋板1發(fā)生短路，并由固定部件突出部4d或蓋板突出部1d固定其位置，優(yōu)選大尺寸的絕緣板5。另一方面，為了使設(shè)置在蓋板1上的安全閥1b動(dòng)作時(shí)充分地發(fā)揮作用，噴出的氣體不被絕緣板5所遮擋是重要的方面。在蓋板1上，必須在狹小的空間內(nèi)安裝端子材3b、端子板6、絕緣板5、安全閥1b、保護(hù)元件、固定部件4等很多的部件，把絕緣板5加大，又不使絕緣板5遮擋住從安全閥1b噴出的氣體，其設(shè)計(jì)并不容易。然而，如果絕緣板5在與安全閥1b至少一部分重疊的位置處設(shè)置絕緣板通氣口5a時(shí)，可獲得容易進(jìn)行如下設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)即在加大絕緣板5的尺寸的同時(shí)又不使絕緣板5遮擋從安全閥1b噴出的氣體。
在上述的、蓋板1具有安全閥1b、絕緣板5在與安全閥1b至少一部分重疊的位置處設(shè)置絕緣板通氣口5a的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明的電池優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為還兼有在與絕緣板通氣口5a至少一部重疊的位置處設(shè)置端子板6，并且端子板6具有通氣口或者在端子板6與絕緣板5間形成通氣口6b。在蓋板1的附近，必須把端子材3b、端子板6、絕緣板5、安全閥1b、保護(hù)元件、固定部件4等很多的部件收納在狹小的空間里，其設(shè)計(jì)并不容易。然而，通過(guò)上述的優(yōu)選例，可把安全閥1b和端子板6重疊配置，從而其設(shè)計(jì)變的容易。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的電池又優(yōu)選如下結(jié)構(gòu)端子板6具有與端子材3b電連接的導(dǎo)引部6a，并且端子板6在導(dǎo)引部6a與其他部件材料最牢固地固著，而且端子板6與其他的部件最牢固地固著的部位在不與絕緣板通氣口5a重疊的位置。通過(guò)采用這樣的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，安全閥1b動(dòng)作，并急速噴出氣體時(shí)，端子板6的與絕緣板通氣口5a重疊的部位被該氣壓向上拱起，噴出氣體的流路加大，使得氣體更快地從電池容器2放出，從而更充分地確保了電池的安全性。此時(shí)，端子板6也可以在導(dǎo)引部6a以外的部分與其它部件固著，不過(guò)，導(dǎo)引部6a以外的固著部?jī)?yōu)選弱的結(jié)合力，以使安全閥1b動(dòng)作時(shí)固定解除。如上述的實(shí)施例所示，更優(yōu)選只在導(dǎo)引部6a處固著。
如圖4所示，本發(fā)明的電池優(yōu)選絕緣板5隔著與蓋板1間的空間而被固定、并在上述空間內(nèi)設(shè)置保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)。在本說(shuō)明書中記載的所謂保護(hù)元件是指保護(hù)電路14和PTC等的、在電池和充電器發(fā)生異常的時(shí)候切斷電流、并有關(guān)安全性考慮所用的元件。通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，保護(hù)元件被絕緣板5保護(hù)，結(jié)果使得保護(hù)元件不易被來(lái)自電池外部的壓力所破壞。并且，通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)可把保護(hù)電路14收納在蓋板1上的絕緣板5下形成的空間里，無(wú)需多余的收納體積，而且，防止了來(lái)自外部的對(duì)電子配件有不良影響的水分和污染物的侵入，可確保穩(wěn)定的保護(hù)元件的工作。
上述保護(hù)元件中，保護(hù)電路14具有檢測(cè)電壓和溫度的功能，當(dāng)電池的電壓和溫度超過(guò)正常的范圍的情況下，或者由于短路等造成異常大電流流動(dòng)時(shí)，可通過(guò)切斷電流來(lái)避免電池性能的顯著惡化，或是避免進(jìn)而的異常發(fā)熱、產(chǎn)生氣體等的狀況。同時(shí)，如果具備該功能，即使電池外部發(fā)生異常，也可通過(guò)設(shè)置在電池內(nèi)部的保護(hù)電路14的功能來(lái)確保電池的性能和安全性，從而可得到一種兼具卓越可靠性和安全性的電池。
并且，在本發(fā)明中，因?yàn)榻^緣板5固定于蓋板1的長(zhǎng)期可靠性出色，使得絕緣板5不易因外力搖動(dòng)。結(jié)果，具有即使在絕緣板5和蓋板1間的空間設(shè)置保護(hù)元件，保護(hù)元件和其他部件間的電結(jié)點(diǎn)也難以脫落的優(yōu)越性。
本發(fā)明的電池，如上述的實(shí)施例所示的鋰離子二次電池，以非水電解質(zhì)電池為好。對(duì)于鋰離子二次電池、或者用金屬鋰作為負(fù)極的鋰電池等，就是極少量的水分混入到電池內(nèi)部也會(huì)使電池性能大大下降。因此，這些非水電解質(zhì)電池與使用水溶液作為電解質(zhì)的電池相比，具備高度的、且長(zhǎng)期可靠性出色的電池容器氣密性就變的非常重要。本發(fā)明由于涉及蓋板1被焊接在電池容器2的開口部、并使用含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材3c來(lái)把端子材3b封著在端子口3a上的電池，所以是涉及獲得高度的且長(zhǎng)期可靠性卓越的電池容器密封技術(shù)的發(fā)明，當(dāng)用于非水電解質(zhì)電池時(shí)則更可有效的取得這一效果。
在上述實(shí)施例中的、無(wú)論是有還是無(wú)保護(hù)電路14結(jié)構(gòu)的情形，本發(fā)明的電池的蓋板1的周邊部嵌入電池容器2的上端開口部并通過(guò)焊接來(lái)封著，同時(shí)端子材3b通過(guò)玻璃密封材料構(gòu)成的絕緣密封材3c被封著在蓋板1上，所以這與以前的通過(guò)易時(shí)效劣化的密封件16并采用精度不高的鉚接來(lái)進(jìn)行電池容器的密閉化不同，本發(fā)明的電池可長(zhǎng)期地確保電池容器2內(nèi)部的氣密性。
另外，在上述實(shí)施例中，收納于電池容器2里面的元件10的正極通過(guò)端子材3b、或是再通過(guò)保護(hù)電路14與端子板6連接，因?yàn)樵摱俗影?被用作為正極端子，所以可加大正極端子的面積。特別地，根據(jù)本發(fā)明，即使對(duì)于體積在100cm3以下的小型電池也可得到可加大正極端子面積的出色效果。而且，由于該端子板6被上部絕緣板8保護(hù)，只有端子板6的圓板部穿過(guò)上部絕緣板開口部8a露出，所以即使意外地在上部絕緣板8的周邊施加力也不易損壞。并且，在這個(gè)正極端子上進(jìn)行配線時(shí)，即使對(duì)端子板6施加以強(qiáng)的力或沖擊，也由于這些力沒(méi)有直接施加在端子材3b上，而不會(huì)發(fā)生絕緣密封材3c受損而降低氣密性的形。
另外，在上述的實(shí)施例中，雖然說(shuō)明了在端子板6上開設(shè)通氣口6b的情形，不過(guò)，如果在絕緣板通氣口5a和覆蓋于其上方的端子板6間有充分的間隙的話，未必一定要設(shè)置通氣口6b。并且，在上述的實(shí)施例中，雖然說(shuō)明了當(dāng)安全閥1b動(dòng)作時(shí)，來(lái)自電池容器2內(nèi)部的大量的氣體拱起端子板6而排出的情形，不過(guò)，只要通氣口6b足夠大，該端子板6也可以固定在絕緣板5或上部絕緣板8上。還有，因?yàn)樯喜拷^緣板8是用來(lái)保護(hù)端子板6的，所以不裝也可以。此時(shí)，固定部6c等則最好是固定或配合固定在絕緣板5上。
另外，在上述的實(shí)施例中，雖然說(shuō)明了安全閥1b和蓋板1由分別的薄金屬板構(gòu)成，不過(guò)，也可以直接在蓋板1上形成槽而作為安全閥。但是，如果安全閥1b由另外的金屬板構(gòu)成時(shí)，因?yàn)榭筛呔鹊乜刂撇鄣氖Ｓ嗪穸?，從而可獲得穩(wěn)定的安全閥動(dòng)作。特別是，如果象本實(shí)施例那樣，用鍍鎳層形成安全閥1b的槽部，則更能高精度地控制槽的剩余厚度。
并且，該安全閥并不限定于通過(guò)槽破裂而開口的形式，只要是受到電池容器2內(nèi)部的異常高的壓力而開口，無(wú)論采用哪種形式的安全閥都可以。譬如，也可采用當(dāng)電池容器2內(nèi)部的壓力超過(guò)所定值的話，通過(guò)彈簧朝與壓迫力或張力相反的方向而開口等形式的安全閥。
另外，在上述的實(shí)施例中，雖然說(shuō)明了端子板6構(gòu)成正極端子、電池容器2構(gòu)成負(fù)極端子的情況，不過(guò)，該正負(fù)極也可反過(guò)來(lái)設(shè)置。進(jìn)而，不僅限于電池容器2本身作為端子的情形，也可除電池容器2之外設(shè)置與端子板6極性相反的端子。
同時(shí)，在上述的實(shí)施例中，蓋板突出部1d呈環(huán)狀不帶縫隙，不過(guò)，也可以是由縫隙分?jǐn)嗟臄?shù)個(gè)突出部。另外，蓋板突出部1d為非環(huán)狀，譬如寬度為5mm左右，只設(shè)置在一處也可以。但是，為了更牢地用蓋板突出部1d來(lái)固定固定部件4或絕緣板5的位置，比起用非環(huán)狀的形狀只在一處設(shè)置，使用非環(huán)狀在多處設(shè)置的則好些，而使用環(huán)狀的則更好。
另外，在上述的實(shí)施例中，固定部件突出部4d呈環(huán)狀不帶縫隙，不過(guò)，也可以是由縫隙分?jǐn)嗟臄?shù)個(gè)突出部。另外，固定部件突出部4d為非環(huán)狀，譬如寬度為5mm左右，只設(shè)置在一處也可以。但是，當(dāng)把固定部件突出部4d內(nèi)接于蓋板突出部1d上時(shí)，為了更牢地用固定部件突出部4d來(lái)固定固定部件4的位置，比起用非環(huán)狀的形狀只在一處設(shè)置的固定部件突出部4d，使用非環(huán)狀在多處設(shè)置的則好些，而使用環(huán)狀的則更好。
除了上述實(shí)施例以外的、作為本發(fā)明的電池的一例，加工成如圖7所示的形狀的圓柱型電池，將其圓形蓋板201的爪部202向上彎折，穿過(guò)設(shè)置在絕緣板5上的狹縫或絕緣板通氣口5a之后，再折彎把絕緣板5固定，把它作為絕緣板固定用突出部。在這種情況下，在蓋板201的爪部202被折彎的部分必然形成孔，這些孔需要用安全閥1b等堵塞。不過(guò)，因?yàn)樯w板201的機(jī)械強(qiáng)度是必要的，因而必須有一定的厚度，所以用這種方法，成為絕緣板固定用突出部的爪部202也變厚，難于進(jìn)行折彎加工。
根據(jù)以上的觀點(diǎn)，本發(fā)明電池的絕緣板固定用突出部4b，最好是設(shè)置在被焊接在蓋板1上的固定部件4上。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，可把絕緣板固定用突出部4b的厚度容易做得比蓋板1薄，而易于絕緣板固定用突出部4b的折彎加工。而且，因?yàn)樯w板1和固定部件4是焊接固著，所以固定部件4向蓋板1的固定力長(zhǎng)期可靠性出色。
并且，在絕緣板固定用突出部4b設(shè)置在焊接于蓋板1上的固定部件4上時(shí)，與彎折蓋板1的一部分作為絕緣板固定用突出部4b不同，因?yàn)榕c安全閥1b的位置無(wú)關(guān)，可比較自由地決定絕緣板固定用突出部4b的位置，所以具有提高電池蓋板1附近的設(shè)計(jì)自由度的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，作為用絕緣板固定用突出部固定絕緣板的其他方法的例子，象圖8那樣，把由金屬板構(gòu)成的固定部件204的兩端在焊接部205處焊接在蓋板上，以固定絕緣板203。這種情況下，固定部件204中未與蓋板接觸的部分成為絕緣板固定用突出部。在圖8中，絕緣板203有孔206，不過(guò)，只要絕緣板203與蓋板形狀不同，即使沒(méi)有這樣的孔206也能用同樣的方法來(lái)固定絕緣板。還有，圖9是從側(cè)面圖示圖8的固定部件204的圖。
并且，圖10表示的是本發(fā)明的采用由絕緣板固定用突出部固定絕緣板的其他的例子。在圖10中，把金屬板207作為固定部件，該金屬板207中彎曲并從蓋板208向上側(cè)突出的部分209作為絕緣板固定用突出部，再在向上側(cè)突出的部分209的前端加入切口。以此切口為界，彎向兩側(cè)的前端210鉤住并固定絕緣板211。在這個(gè)例子中，前端210彎向兩側(cè)，不過(guò)，本發(fā)明的前端210也可以是不加入切口而彎向一側(cè)。圖10表示的是金屬板207在焊接部212被焊接在蓋板208上的例子。
進(jìn)而，圖11表示的是本發(fā)明的采用由絕緣板固定用突出部固定絕緣板的其他例子。圖11中的絕緣板213有向下突出的鉚釘狀突起部214。并且，在焊接部215處被焊接在蓋板216上的金屬板構(gòu)成的固定部件217有圓形孔218，突起部214被嵌入圓形孔218，由此固定絕緣板213。此時(shí)，在固定部件217中，未與蓋板216相接觸的部分成為絕緣板固定用突出部。
另外，在上述的實(shí)施例是對(duì)圓柱型鋰離子二次電池加以說(shuō)明的，不過(guò)只要是用焊接方式來(lái)進(jìn)行電池容器和蓋板封口的電池的話，本發(fā)明當(dāng)然也可用于氯化亞硫酰電池、熱電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛蓄電池、鋰一次電池、銀電池、干電池、方形或扁平形的電池等。
本發(fā)明在由設(shè)置在蓋板、并向蓋板上側(cè)突出的絕緣板固定用突出部來(lái)固定絕緣板這一點(diǎn)上，與只采用粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶來(lái)固定絕緣板的以往技術(shù)不同。這種通過(guò)絕緣板固定用突出部來(lái)固定絕緣板的方法，因其不依存于粘結(jié)劑或粘結(jié)膠帶等的長(zhǎng)期可靠性的劣化的固定力而可固定絕緣板，所以即使是長(zhǎng)期放置后，其固定力幾乎不也下降。因此，本發(fā)明的電池，其絕緣板與蓋板的固定的長(zhǎng)期可靠性出色，結(jié)果，這種電池具有的優(yōu)點(diǎn)是使得端子板或部件的電結(jié)點(diǎn)脫落、或與正極的電連接部位和與負(fù)極的電連接部位間的短路等極少。
權(quán)利要求
1.一種電池，具有焊接在電池容器開口部的蓋板，設(shè)置在上述蓋板上、并向上述蓋板上側(cè)突出的絕緣板固定用突出部，設(shè)置在上述蓋板上的端子口，由含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材封著在上述端子口上的端子材，由上述絕緣板固定用突出部固定、并設(shè)置在上述蓋板上側(cè)的絕緣板，由上述絕緣板支撐、并與上述端子材電連接的端子板。
2.如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，上述絕緣板固定用突出部設(shè)置在被焊接在上述蓋板上的固定部件上。
3.如權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，上述固定部件為環(huán)狀。
4.如權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，上述蓋板具有在周邊部向上突出的蓋板突出部，上述固定部件具有在其周邊部向上突出的固定部件突出部，上述固定部件突出部?jī)?nèi)接于上述蓋板突出部。
5.如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，上述蓋板具有在其周邊部向上突出的蓋板突出部，上述絕緣板內(nèi)接并嵌入上述蓋板突出部。
6.如權(quán)利要求5所述的電池，其特征在于，上述絕緣板內(nèi)接并嵌入上述固定部件突出部。
7.如權(quán)利要求5所述的電池，其特征在于，上述電池容器為圓柱型。
8.如權(quán)利要求6所述的電池，其特征在于，上述電池容器為圓柱型。
9.如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，上述蓋板具有安全閥，上述絕緣板在與上述安全閥至少一部分重疊的位置處設(shè)有絕緣板通氣口。
10.如權(quán)利要求9所述的電池，其特征在于，在與上述絕緣板通氣口至少一部分重疊的位置處具有上述端子板，及上述端子板具有通氣口或者在上述端子板與上述絕緣板之間形成通氣口。
11.如權(quán)利要求10所述的電池，其特征在于，上述端子板具有與上述端子材電連接的導(dǎo)引部，并且上述端子板在上述導(dǎo)引部與其它部件最牢固地固著，而且上述端子板與其它部件最牢固地固著的部位處在不與絕緣板通氣口重疊的位置。
12.如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，上述絕緣板隔著與上述蓋板間的空間而固定，在上述空間內(nèi)設(shè)置有保護(hù)元件。
13.如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，是非水電解質(zhì)電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池。本發(fā)明的電池的特征是具有焊接在電池容器開口部的蓋板，設(shè)置于上述蓋板上、并向上述蓋板的上側(cè)突出的絕緣板固定用突出部，設(shè)置在上述蓋板上的端子口，由含無(wú)機(jī)材料的絕緣密封材封著在上述端子口的端子材，由上述絕緣板固定用突出部固定、并設(shè)置在上述蓋板上側(cè)的絕緣板，由上述絕緣板支撐、并與上述端子材電連接的端子板。
文檔編號(hào)H01M10/04GK1579027SQ0282142
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者小島哲三, 松原岳人 申請(qǐng)人:日本電池株式會(huì)社