專利名稱：端子單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于將端子部分壓配合到電極部分中的壓配合結(jié)構(gòu)的端子單元 的技術(shù)，并且旨在提供一種這樣的端子單元，該端子單元能夠通過將端子部分固定在電極 部分上并且除去在各部分上形成的氧化物膜，來防止其導(dǎo)電性差異。 本發(fā)明的第一方面為一種端子單元，該端子單元包括設(shè)置在殼體中、用于與電極 體連接的電極部分，以及形成為具有第一端部和第二端部的棒形狀的端子部分，所述第一 端部用于固定到所述電極部分，所述第二端部延伸到所述殼體的外部。 在本發(fā)明的第一方面的一個(gè)實(shí)施例中，所述電極部分包括用于插入所述端子部分 的插孔，所述端子部分包括插入部和前端部，所述插入部具有比所述插孔的直徑大的直徑， 并且形成在所述第一端部，所述前端部具有比所述插孔的直徑小的直徑，并且與所述插入 部相比形成在所述第一端部的更靠近端部側(cè)。而且，鉚緊部壓配合到所述插孔中，從而將所 述端子部分固定到所述電極部分。 因此，當(dāng)將端子部分壓配合到電極部分時(shí)，具有比插孔大的直徑的插入部削去在 電極部分上形成的氧化物膜。 因此，確保了端子部分和電極部分之間的導(dǎo)電性，從而防止了具有端子單元的電 氣產(chǎn)品的品質(zhì)差異。 在所述端子單元的優(yōu)選實(shí)施例中，所述端子部分由比所述電極部分硬的物質(zhì)制 成。 因此，端子部分的插入部能夠除去電極部分上的氧化物膜。 在所述端子單元的有利實(shí)施例中，所述插入部在其外周部形成有具有凸部和凹部 的不平坦表面，以及所述前端部具有從所述第一端部朝所述第二端部漸縮的漸縮部。
因此，插入部的不均勻表面增大了端子部分與電極部分之間的接觸面積，從而提 高了其導(dǎo)電性。此外，在壓配合時(shí)漸縮部的頸部接收被該不均勻表面削去的材料。結(jié)果，防
3止了在壓配合時(shí)產(chǎn)生碎屑。 本發(fā)明的第二方面是一種制造端子單元的方法，所述端子單元包括設(shè)置在殼體中
的用于與電極體連接的電極部分，以及形成為具有第一端部和第二端部的棒形狀的端子部
分，所述第一端部用于固定到所述電極部分，所述第二端部延伸到所述殼體的外部。 在本發(fā)明的第二方面的一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括以下步驟給所述電極部分提
供用于插入所述端子部分的插孔；以及給所述端子部分提供鉚緊部，所述鉚緊部包括插入
部和前端部，所述插入部具有比所述插孔的直徑大的直徑，并且形成在所述第一端部，所述
前端部具有比所述插孔的直徑小的直徑，并且與所述插入部相比形成在所述第一端部的更
靠近端部側(cè)。該方法還包括將所述鉚緊部壓配合到所述插孔中，以便將所述端子部分固定
到所述電極部分的步驟。 因此，當(dāng)將端子部分壓配合到電極部分時(shí)，具有比插孔大的直徑的插入部削去在 電極部分上形成的氧化物膜。 因此，確保了端子部分和電極部分之間的導(dǎo)電性，從而防止了具有端子單元的電 氣產(chǎn)品的品質(zhì)差異。 在所述制造方法的優(yōu)選實(shí)施例中，所述端子部分由比所述電極部分硬的物質(zhì)制 成。 因此，端子部分的插入部除去了電極部分上的氧化物膜。 在所述制造方法的有利實(shí)施例中，該方法還包括如下步驟給所述插入部在其外 周部提供具有凸部和凹部的不平坦表面；以及給所述前端部提供從所述第一端部朝所述第 二端部漸縮的漸縮部。 因此，插入部的不均勻表面增大了端子部分與電極部分之間的接觸面積，從而提 高了其導(dǎo)電性。此外，在壓配合時(shí)漸縮部的頸部接收被該不均勻表面削去的材料。結(jié)果，防 止了在壓配合時(shí)產(chǎn)生碎屑。 根據(jù)本發(fā)明，防止了端子單元的導(dǎo)電性差異。


圖1是包含根據(jù)本發(fā)明的端子單元的電池的截面圖。 圖2是組裝到電池內(nèi)的端子單元的示意圖，(a)示出負(fù)極側(cè)，(b)示出正極側(cè)。
圖3是端子部分的示意圖。 圖4是從圖3中的箭頭A觀察的端子部分的插入部的示意圖，(a)示出滾花構(gòu)型， (b)示出齒狀構(gòu)型，(c)示出花瓣?duì)顦?gòu)型。
圖5是電極部分的截面圖。 圖6是示出在組裝時(shí)端子部分與電極部分之間的關(guān)系的放大截面圖。
圖7是示出端子單元的制造方法的放大截面圖，示出組裝前的狀態(tài)。
圖8是示出端子單元的制造方法的放大截面圖，示出組裝后的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl，將描述電池1的整體結(jié)構(gòu)，電池1包括端子單元4、9，該端子單元4、9中 的每一個(gè)是根據(jù)本發(fā)明的端子單元的一個(gè)實(shí)施例。
應(yīng)指出，在此說明書中描述了具有端子單元4、9的電池l，但是，根據(jù)本發(fā)明的端 子單元可被廣泛地應(yīng)用，而不局限于電池。 如圖1所示，電池1是盒狀鋰離子電池，其包括殼體2、電極體3以及端子單元4、 9。 殼體2由蓋部分2a和殼體部分2b組成，并且填充有相當(dāng)于導(dǎo)電介質(zhì)的電解質(zhì)溶 液(電解液)18。 電極體3例如由諸如涂覆有碳物質(zhì)的銅片的負(fù)電極片3a、諸如涂覆有鋰離子化合 物的鋁片的正電極片3b、以及隔板3c組成，電極片3a、3b通過隔板3c巻繞，從而形成電極 體。電極片3a、3b分別連接到作為電氣路徑的多條配線14、15。配線14、15分別連接到端 子單元4、9。 端子單元4包括電極部分8和端子部分5，并且用作由銅組成的負(fù)極端子(下文， 被稱為負(fù)極端子單元)。端子單元9包括電極部分13和端子部分10，并且用作由鋁組成的 正極端子(下文，被稱為正極端子單元)。 電極部分8、13設(shè)置在殼體2內(nèi)部，并且與配線14、15連接。端子部分5、10具有 棒形狀，其一端固定到電極部分8、13，而另一端延伸到殼體2的外部。 即，端子部分5、 10的第一端部5a、 10a固定到電極部分8、 13，這使得端子部分與電 極部分成一體，從而形成端子單元4、9。 參照?qǐng)D1和2，將描述端子單元4、9固定到蓋部分2a的固定結(jié)構(gòu)。 如圖1和2所示，端子部分5、 10的第二端部5b、10b通過在蓋部分2a中形成的孔
2c、2d，從而第二端部延伸到殼體2的外部。 負(fù)極端子單元4經(jīng)由配線14連接到負(fù)電極片3a，正極端子單元9經(jīng)由配線15連 接到正電極片3b。因此，端子單元4、9提供殼體2的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的電氣路徑。
孔2c、2d被密封部分16、 17覆蓋。換句話說，密封部分16、 17設(shè)置在端子部分5、 10與孔2c、2d之間，并且端子部分5、 10被布置成使得蓋部分2a和端子部分5、 10之間絕 緣。同時(shí)，密封部分16、 17在孔2c、2d與端子部分5、 10之間以及在蓋部分2a與端子部分 5、 10之間密封，從而防止電解質(zhì)溶液18泄漏。 如圖2所示，密封部分16、 17具有外部部分16a、17a和內(nèi)部部分16b、17b，從而提 供了分開式結(jié)構(gòu)，這使得可容易地將密封部分16、 17安裝到孔2c、2d。
下文將參照?qǐng)D3至6描述端子單元4、9的結(jié)構(gòu)。 這里，正極端子單元9的結(jié)構(gòu)與負(fù)極端子單元4的結(jié)構(gòu)相同，因此，在圖3至6中 示出負(fù)極端子單元4的結(jié)構(gòu)，并且與正極端子單元9相關(guān)的標(biāo)號(hào)被附加到負(fù)極端子單元4 的對(duì)應(yīng)部件。 如上所述，端子單元4、9分別包括端子部分5、 10和電極部分8、 13。 如圖3所示，負(fù)極端子單元4的端子部分5是圓柱形金屬部件，并且在第一端部5a
具有鉚緊部7，用于將端子部分5固定在電極部分8上。 鉚緊部7包括插入部7b，該插入部7b具有圓柱形形狀并且在該插入部的外周部 形成有不平坦表面7a ;以及前端部7d，該前端部7d與該插入部7b相比布置在該第一端部 的更靠近端部側(cè)，并且形成有朝插入部7b漸縮的漸縮部7c (從第一端部5a朝第二端部5b 漸縮)。
端子部分5的第二端部5b具有連接部6，該連接部6用于構(gòu)建包含電池1的電池 組，或者用于與設(shè)置在電池l外部的電氣設(shè)備連接。例如，連接部6具有外螺紋，并且經(jīng)由 螺母配合到母線(匯流排，bus bar)。從而，通過組裝多個(gè)電池1而構(gòu)成電池組。
端子部分5在中部具有大直徑部5c，該大直徑部5c提供了階梯結(jié)構(gòu)，從而在端子 部分5和密封部分16之間實(shí)現(xiàn)密封。 如圖3所示，負(fù)極端子單元9的端子部分10是圓柱形金屬部件，并且在第一端部 10a具有鉚緊部12，用于將端子部分10固定在電極部分13上。 鉚緊部12包括插入部12b，該插入部12b具有圓柱形形狀，并且在該插入部的外 周部形成有不平坦表面12a ;以及前端部12d，該前端部12d與該插入部12b相比布置在該 第一端部的更靠近端部側(cè)，并且形成有朝插入部12b漸縮的漸縮部12c(從第一端部10a朝 第二端部10b漸縮)。 端子部分10的第二端部10b具有連接部ll，該連接部11用于構(gòu)建包含電池1的 電池組，或者用于與設(shè)置在電池1外部的電氣設(shè)備連接。例如，連接部11具有外螺紋，并且 經(jīng)由螺母配合到母線。從而，通過組裝多個(gè)電池1而構(gòu)成電池組。 端子部分10在中部具有大直徑部10c，該大直徑部10c提供了階梯結(jié)構(gòu)，從而在端 子部分10和密封部分17之間實(shí)現(xiàn)密封。 在此實(shí)施例中，負(fù)極端子單元4的端子部分5由銅-鉻合金(CuCr)制成，正極端 子單元9的端子部分10由鋁(A6061-T6)制成。 在此情況下，端子單元4、9由兩個(gè)部分(端子部分5、10和電極部分8、13)構(gòu)成。 因此，與被構(gòu)成為包含端子部和電極部的單個(gè)部分的端子單元的可選實(shí)施例相比，由兩個(gè) 部分組成的此實(shí)施例的端子單元在制造簡易性和成本方面具有優(yōu)勢(shì)。 端子部分5、 10的插入部7b、 12b的外周面是粗糙表面，例如形成有凸部和凹部。如 圖4所示，從圖3中所示的箭頭A觀察，插入部7b、12b被構(gòu)造成并行的滾花形狀(圖4(a) 中所示)、齒狀(圖4(b)中所示)或者花瓣?duì)?圖4(c)中所示)。 在圖4所示的這些實(shí)施例中，前端部7d、12d的直徑D3小于插入部7b、12b的直徑 D2，并且直徑D2小于端子部分5、 10的直徑Dl。 如圖5所示，負(fù)極端子單元4的電極部分8是通過彎曲一板而制造成的金屬部件，
該電極部分具有用于固定端子部分5的固定部8a，和用于收集配線14以及用于連接到電極
體3的電極部8b。固定部8a在固定端子部分5的位置處具有插孔8c。 如圖5所示，負(fù)極端子單元9的電極部分13是通過彎曲一板而制造成的金屬部
件，該電極部分具有用于固定端子部分10的固定部13a，和用于收集配線15以及用于連接
到電極體3的電極部13b。固定部13a在固定端子部分10的位置處具有插孔13c。 在此實(shí)施例中，負(fù)極端子單元4的電極部分8由純銅(C1100)制成，正極端子單元
9的電極部分13由純鋁(A1050)制成。 如圖6所示，插孔8c、 13c的直徑D4大于前端部7d、 12d的直徑D3，從而前端部7d、 12d平滑地插入插孔8c、13c。直徑D4小于插入部7b、12b的直徑D2。 圖6中所示的端子部分5、 10的尺寸如下端子部分5、 10的直徑Dl為大約6mm， 高度Hl為大約20mm ;插入部7b、 12b的直徑D2為大約5mm，高度H2為大約lmm ;前端部7d、 12d的直徑D3為大約4. 5mm，高度H3為大約0. 5mm。電極部分8、 13的尺寸如下插孔8c、13c的直徑D4為大約4. 6mm;固定部8a、13a的厚度H4為大約1. 5mm。 對(duì)于在端子部分5、 10中形成的鉚緊部7、 12的不平坦表面7a、 12a，該不平坦表面 具有平行于端子部分5、10的壓配合方向(在此實(shí)施例中，圓柱形狀的端子部分5、10的軸 向方向)的平行凸部，并且當(dāng)鉚緊部7、12壓配合到插孔8c、13c中時(shí)，該凸部刮削插孔8c、 13c的內(nèi)表面。如果滿足這些效果，則不平坦表面7a、12a的構(gòu)型并不限于圖4中所示的實(shí) 施例。 現(xiàn)在將參照?qǐng)D7、8描述端子單元4、9的制造方法。 這里，正極端子單元9的制造方法(組裝方法)與負(fù)極端子單元4相同，從而圖7、 8中示出負(fù)極端子單元4的組裝過程，并且與正極端子單元9相關(guān)的標(biāo)號(hào)被附加到負(fù)極端子 單元4的對(duì)應(yīng)部件。 如圖7所示，當(dāng)組裝負(fù)極端子單元4時(shí)，將前端部7d插入插孔8c，從而相對(duì)于電極 部分8定位端子部分5。 如圖8所示，利用擠壓裝置的下沖模20a擠壓固定部8a的下表面，并且利用擠壓 裝置的上沖模(沖頭)20b向下擠壓端子部分5的第二端部5b，然后，將鉚緊部7(插入部 7b)壓配合到插孔8c 中。如此，端子部分5和電極部分8成一體，從而制造出負(fù)極端子單元 4。在此情況下，擠壓裝置的壓力為大約20MPa。 當(dāng)組裝正極端子單元9時(shí)，將前端部12d插入插孔13c，從而相對(duì)于電極部分13定 位端子部分10。 利用擠壓裝置的下沖模20a擠壓固定部13a的下表面，并且利用擠壓裝置的上沖 模(沖頭)20b向下擠壓端子部分10的第二端部10b，然后，將鉚緊部12 (插入部12b)壓配 合到插孔13c中。如此，端子部分10和電極部分13成一體，從而制造出正極端子單元9。
端子部分5和電極部分8之間的硬度的關(guān)系如下銅鉻合金(CuCr)的維氏硬度為 大約140HV ;純銅(C1100)的維氏硬度為大約80HV，因而，端子部分5由比電極部分8硬的 物質(zhì)制成。因此，當(dāng)將鉚緊部7壓配合到插孔8c中時(shí)，插入部7b(詳細(xì)來說，插入部7b的 不平坦表面7a上形成的凸部)刮削插孔8c的內(nèi)表面。 在刮削插孔8c的內(nèi)表面的同時(shí)，從插孔8c的內(nèi)表面上除去氧化物膜，從而確保端 子部分5和電極部分8之間的導(dǎo)電性。 由于不平坦表面7a，插入部7b的表面面積變得比不具有不平坦表面7a的情況大。 因此，插孔8c與插入部7b之間的接觸面積變得更大，從而提高了端子部分5和電極部分8 之間的導(dǎo)電性。 此外，在前端部7d處形成的頸部(漸縮部7c的小直徑部)接收在插孔8c附近被 削去的材料(純銅)。 如果在壓配合時(shí)被削去的材料落入殼體2，則這些材料將導(dǎo)致電池1短路，從而降 低其品質(zhì)。但是，由于負(fù)極端子單元4的構(gòu)型，被削去的材料(純銅)將被接收到漸縮部7c 的頸部中，并且它們將進(jìn)入漸縮部7c的小直徑部與插孔8c之間的空間。因此，增大了端子 部分5和電極部分8之間的固定力。 如上所述，在壓配合時(shí)生成的碎屑被包封在鉚緊部7中，防止落入殼體2。也就是 說，對(duì)于這樣構(gòu)造的負(fù)極端子單元4，在組裝時(shí)碎屑不會(huì)從插孔8c散開，從而具有該構(gòu)型的 端子單元不僅適合于電池l，而且還適合于其它電池(例如，燃料電池)和諸如電容器之類的電氣部件。 應(yīng)指出，銅鉻合金(CuCr)和純銅(CI 100)分別用作負(fù)極端子單元4的端子部分5和電極部分8的物質(zhì)，這并不是限制根據(jù)本發(fā)明的負(fù)極端子單元所使用的物質(zhì)，并且可采用使得端子部分比電極部分硬的各種組合。 對(duì)于正極端子單元9，與負(fù)極端子單元4中相同，端子部分IO和電極部分13之間的硬度關(guān)系如下鋁(A6061-T6)的維氏硬度為大約105HV ;純鋁(A1050)的維氏硬度為大約30HV，因而，端子部分10由比電極部分13硬的物質(zhì)制成。 如前文所述，正極端子單元9的構(gòu)型提供了與負(fù)極端子單元4相同的效果。
應(yīng)指出，鋁(A6061-T6)和純鋁(A1050)分別用作正極端子單元9的端子部分10和電極部分13的物質(zhì)，這并不是限制根據(jù)本發(fā)明的正極端子單元所使用的物質(zhì)，并且可采用使得端子部分比電極部分硬的各種組合。
權(quán)利要求
一種端子單元，包括電極部分，所述電極部分設(shè)置在殼體中，用于與電極體連接；以及端子部分，所述端子部分形成為具有第一端部和第二端部的棒形狀，所述第一端部用于固定到所述電極部分，以及所述第二端部延伸到所述殼體的外部，其中，所述電極部分包括用于插入所述端子部分的插孔，以及其中，所述端子部分包括鉚緊部，所述鉚緊部包括插入部，所述插入部具有比所述插孔的直徑大的直徑，并且形成在所述第一端部；以及前端部，所述前端部具有比所述插孔的直徑小的直徑，并且與所述插入部相比形成在所述第一端部的更靠近端部側(cè)，以及其中，所述鉚緊部壓配合到所述插孔中，從而將所述端子部分固定到所述電極部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的端子單元，其中，所述端子部分由比所述電極部分硬的物質(zhì)制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的端子單元，其中，所述插入部在其外周部形成有具有凸部和凹部的不平坦表面，以及其中，所述前端部具有從所述第一端部朝所述第二端部漸縮的漸縮部。
4. 一種制造端子單元的方法，所述端子單元包括設(shè)置在殼體中的用于與電極體連接的電極部分，以及形成為具有第一端部和第二端部的棒形狀的端子部分，所述第一端部用于固定到所述電極部分，以及所述第二端部延伸到所述殼體的外部，所述方法包括給所述電極部分提供用于插入所述端子部分的插孔；給所述端子部分提供鉚緊部，所述鉚緊部包括插入部和前端部，所述插入部具有比所述插孔的直徑大的直徑，并且形成在所述第一端部，所述前端部具有比所述插孔的直徑小的直徑，并且與所述插入部相比形成在所述第一端部的更靠近端部側(cè)；以及將所述鉚緊部壓配合到所述插孔中，以便將所述端子部分固定到所述電極部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述端子部分由比所述電極部分硬的物質(zhì)制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，還包括給所述插入部在其外周部提供具有凸部和凹部的不平坦表面；以及給所述前端部提供從所述第一端部朝所述第二端部漸縮的漸縮部。
全文摘要
本發(fā)明涉及端子單元及其制造方法。本發(fā)明的第一方面為一種端子單元，該端子單元包括設(shè)置在殼體中、用于與電極體連接的電極部分，以及形成為具有第一端部和第二端部的棒形狀的端子部分，該第一端部用于固定到電極部分，該第二端部延伸到殼體的外部。在本發(fā)明的第一方面的一個(gè)實(shí)施例中，所述電極部分包括用于插入所述端子部分的插孔，所述端子部分包括插入部和前端部，該插入部具有比所述插孔的直徑大的直徑，并且形成在所述第一端部，該前端部具有比所述插孔的直徑小的直徑，并且與該插入部相比形成在所述第一端部的更靠近端部側(cè)。而且，鉚緊部壓配合到插孔中，從而將端子部分固定到電極部分。根據(jù)本發(fā)明，防止了端子單元的導(dǎo)電性差異。
文檔編號(hào)H01M2/26GK101728507SQ20091017945
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者石井茂樹, 角博康, 高城茂 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社