技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如用于車載用途等的方形二次電池。

背景技術(shù)：

近年來，作為電動(dòng)車等的動(dòng)力源，能量密度高的鋰離子二次電池的開發(fā)正在進(jìn)展。在車載用途的二次電池中，與用于移動(dòng)電話等相比流過較大電流，因此防止水分混入和電解液泄漏是重要的，密閉性成為課題。例如，專利文獻(xiàn)1中，公開了在電池罐中收容卷繞組并注入電解液后，在電池罐上焊接蓋而使電池箱體密閉的結(jié)構(gòu)。此外，專利文獻(xiàn)2中，公開了在方形二次電池中在蓋的背面設(shè)置了凸部的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-97770號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-31027號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

專利文獻(xiàn)1中，為了使電池箱體密閉而將電池罐與電池蓋通過焊接接合。通過焊接進(jìn)行的接合雖然可靠性提高，但是存在焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺作為金屬異物混入電池內(nèi)部，成為微小電路的原因的可能性。

本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高的方形二次電池，其防止在金屬制的電池罐上焊接電池蓋時(shí)，因飛濺導(dǎo)致的金屬異物混入電池內(nèi)。

解決上述課題的本發(fā)明的方形二次電池包括：方形的電池罐，該電池罐具有矩形的底壁部、從該底壁部豎起的方筒狀的側(cè)壁部、在該側(cè)壁部的上端向上方開放的開口部；和電池蓋，該電池蓋與該電池罐的側(cè)壁部的上端被焊接而將所述開口部密封，所述方形二次電池的特征在于：所述電池蓋具有向所述電池罐內(nèi)突出、與所述電池罐的側(cè)壁部的內(nèi)表面相對(duì)并沿著所述側(cè)壁部的周向在整周連續(xù)的凸部，在比該凸部靠外側(cè)的位置與所述電池罐的側(cè)壁部的上端抵接的抵接部的蓋厚度具有在比所述凸部靠內(nèi)側(cè)的位置閉塞所述開口部的閉塞部的蓋厚度的一半厚、且比所述閉塞部的蓋厚度薄的厚度。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可靠性高的方形二次電池，其能夠防止在電池罐焊接電池蓋時(shí)因飛濺導(dǎo)致的金屬異物混入電池內(nèi)。此外，上述以外的課題、結(jié)構(gòu)和效果通過以下實(shí)施方式的說明而闡明。

附圖說明

圖1是第一實(shí)施方式的方形二次電池的外觀立體圖。

圖2是第一實(shí)施方式的方形二次電池的分解立體圖。

圖3是表示使發(fā)電體的一部分展開后的狀態(tài)的分解立體圖。

圖4是從下面?zhèn)扔^察第一實(shí)施方式的蓋的立體圖。

圖5是表示第一實(shí)施方式的蓋的下表面的平面圖。

圖6是表示第一實(shí)施方式的電池罐與蓋的接合部分的截面圖。

圖7是表示圖6的分解狀態(tài)的截面圖。

圖8是表示第二實(shí)施方式的電池罐與蓋的接合部分的截面圖。

圖9是表示圖8的分解狀態(tài)的截面圖。

圖10是說明現(xiàn)有例的圖。

圖11是說明其他現(xiàn)有例的圖。

具體實(shí)施方式

接著，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式參考附圖在以下詳細(xì)說明。

本實(shí)施方式的方形二次電池包括：方形的電池罐，該電池罐具有矩形的底壁部、從該底壁部豎起的方筒狀的側(cè)壁部、在該側(cè)壁部的上端向上方開放的開口部；和電池蓋，該電池蓋與該電池罐的側(cè)壁部的上端被焊接而將開口部密封，上述方形二次電池的特征在于：電池蓋具有向電池罐內(nèi)突出、與電池罐的側(cè)壁部的內(nèi)表面相對(duì)并沿著上述側(cè)壁部的周向在整周連續(xù)的凸部，在比凸部靠外側(cè)的位置與電池罐的側(cè)壁部的上端抵接的抵接部的蓋厚度具有在比凸部靠內(nèi)側(cè)的位置閉塞開口部的閉塞部的蓋厚度的一半厚、且比閉塞部的蓋厚度薄的厚度。

[第一實(shí)施方式]

圖1是本實(shí)施方式的方形二次電池的外觀立體圖。

方形二次電池C1具備電池罐1和蓋(電池蓋)6。在電池罐1內(nèi)，收容有發(fā)電體3(參考圖2)，電池罐1的開口部1a被蓋6密封。蓋6通過激光焊接與電池罐1接合，由該電池罐1和蓋6構(gòu)成密閉的電池容器。在蓋6設(shè)置有正極外部端子8A和負(fù)極外部端子8B。通過正極外部端子8A和負(fù)極外部端子8B對(duì)發(fā)電體3(參考圖2)充電，并對(duì)外部負(fù)載供給電力。在蓋6一體地設(shè)置有排氣閥10，電池容器內(nèi)的壓強(qiáng)上升時(shí)，排氣閥10打開，從內(nèi)部排出氣體，使電池容器內(nèi)的壓力降低。由此，確保方形二次電池C1的安全性。

接著，參考圖2，說明方形二次電池C1的電池罐1內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

圖2是本實(shí)施方式的方形二次電池的分解立體圖。

方形二次電池C1的電池罐1是所謂的方形，具有矩形的底壁部22、從底壁部22豎起的方筒狀的側(cè)壁部21、在側(cè)壁部21的上端向上方開放的開口部1a。在電池罐1內(nèi)，隔著絕緣片2收容有發(fā)電體3。發(fā)電體3是隔著隔膜使正極體和負(fù)極體卷繞為扁平形狀的電極組，在卷繞軸方向的兩端面?zhèn)?，設(shè)置有未涂覆正極合劑和負(fù)極合劑的電極箔露出部31c、32c。

發(fā)電體3被卷繞為扁平形狀，因此具有截面是半圓形的相互相對(duì)的一對(duì)彎曲部，和在這一對(duì)彎曲部之間連續(xù)地形成的平面部。發(fā)電體3以卷繞軸方向沿著電池罐1的橫寬方向(寬度方向)的方式，從一方的彎曲部側(cè)插入電池罐1內(nèi)，另一方的彎曲部側(cè)配置在上部開口側(cè)。

在發(fā)電體3的平面部且作為電極箔露出部的正極連接部31d和負(fù)極連接部32d，至少一部分被捆扎為平板狀，分別與正極集電板(集電端子)4A的一端和負(fù)極集電板(集電端子)4B的一端重疊并連接。

正極集電板4A的另一端和負(fù)極集電板4B的另一端分別與正極外部端子8A和負(fù)極外部端子8B連接。在正極集電板4A設(shè)置有當(dāng)流過過大電流的情況下切斷電流的電流切斷單元(熔斷器)44。電流切斷單元44具有例如在正極集電板4A的一部分設(shè)置寬度窄的部分，該部分因過大電流而熔斷，使正極集電板4A分離為發(fā)電體3側(cè)和正極外部端子8A側(cè)的結(jié)構(gòu)。其中，本實(shí)施方式中，電流切斷單元44設(shè)置在正極集電板4A，但也可以設(shè)置在負(fù)極集電板4B，或者設(shè)置在正極集電板4A和負(fù)極集電板4B雙方。此外，電流切斷單元44只要是異常時(shí)切斷電流的結(jié)構(gòu)即可，不限于上述結(jié)構(gòu)。

為了使正極集電板4A和負(fù)極集電板4B、以及正極外部端子8A和負(fù)極外部端子8B分別與蓋6電絕緣，在蓋6設(shè)置有墊片5和絕緣板7。此外，從注液口9向電池罐1內(nèi)注入電解液后，在蓋6通過激光焊接接合注液塞11而將注液口9密封，使方形二次電池C1密閉。

電池罐1和蓋6的材料使用作為金屬制材料的鋁或鋁合金。正極集電板4A和正極外部端子8A的材料使用鋁或鋁合金。負(fù)極集電板4B和負(fù)極外部端子8B的材料使用銅或銅合金。

正極外部端子8A、負(fù)極外部端子8B具有與未圖示的匯流條等焊接接合的焊接接合部。焊接接合部具有從蓋6向上方突出的長方體的塊形狀，具有下表面與蓋6的表面相對(duì)、上表面在規(guī)定高度位置與蓋6平行的結(jié)構(gòu)。

在正極外部端子8A的焊接接合部的下表面，一體地設(shè)置有用于使正極外部端子8A與正極集電板4A連接的正極連接部12A。此外，在負(fù)極外部端子8B的焊接接合部的下表面，一體地設(shè)置有用于使負(fù)極外部端子8B與負(fù)極集電板4B連接的負(fù)極連接部12B。

正極連接部12A、負(fù)極連接部12B具有從正極外部端子8A、負(fù)極外部端子8B的下表面分別突出、前端能夠插入到蓋6的貫通孔6A、6B的圓柱形狀。正極連接部12A、負(fù)極連接部12B貫通蓋6并比正極集電板4A、負(fù)極集電板4B的基部41A、41B更向電池罐1的內(nèi)部側(cè)突出，前端被鉚接，使正極外部端子8A、負(fù)極外部端子8B和正極集電板4A、負(fù)極集電板4B一體地固定于蓋6。在正極外部端子8A、負(fù)極外部端子8B與蓋6之間隔著墊片5，在正極集電板4A、負(fù)極集電板4B與蓋6之間隔著絕緣板7。

正極集電板4A、負(fù)極集電板4B具有：與蓋6的下表面相對(duì)地配置的矩形板狀的基部41A、41B；和在基部41A、41B的側(cè)端彎折，沿著電池罐1的寬面向底面?zhèn)妊由?，以與發(fā)電體3的正極連接部31d、負(fù)極連接部32d相對(duì)并重疊的狀態(tài)下連接的連接端部42A、42B。在基部41A、41B分別形成有用于正極連接部12A、負(fù)極連接部12B插通的開口孔43A、43B。

圖3是表示使發(fā)電體的一部分展開后的狀態(tài)的分解立體圖。

發(fā)電體3是隔著隔膜33使正極體31和負(fù)極體32卷繞為扁平形狀的電極組。正極體31是在正極箔31a的兩面涂覆正極合劑31b而成，在正極箔31a的寬度方向一側(cè)具有未涂覆的正極箔露出部31c。

負(fù)極體32是在負(fù)極箔32a的兩面涂覆負(fù)極合劑32b而成，在負(fù)極箔32a的寬度方向另一側(cè)具有未涂覆的負(fù)極箔露出部32c。以正極箔露出部31c和負(fù)極箔露出部32c分別在卷繞軸方向上位于相反側(cè)的方式被卷繞。

圖4是從下面?zhèn)?二次電池內(nèi)部側(cè))觀察蓋的立體圖，圖5是表示蓋的下表面(二次電池內(nèi)部側(cè))的平面圖。

蓋6具有閉塞電池罐1的開口部1a的大小的平板形狀。在蓋6配置有貫通孔6A、6B、注液口9和排氣閥10。蓋6具有：以大致固定的蓋厚度以閉塞開口部1a的方式擴(kuò)展的閉塞部54；和在比閉塞部54靠外側(cè)以比閉塞部54薄的蓋厚度在蓋6的外周端在整周延伸并與電池罐1的側(cè)壁部21的端部(上端)抵接的抵接部52。

在抵接部52的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有向電池罐1內(nèi)突出、與電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)表面相對(duì)并沿著側(cè)壁部21的周向在整周連續(xù)的凸部51。進(jìn)而，在凸部51的內(nèi)側(cè)設(shè)置有槽53。槽53在閉塞部54中凹陷地設(shè)置。

圖6是表示電池罐與蓋的接合部分的截面圖，圖7是表示圖6的分解狀態(tài)的截面圖。

蓋6的抵接部52以與電池罐1的側(cè)壁部21的端部抵接的狀態(tài)，從電池罐1的外側(cè)即側(cè)方(圖中左側(cè))被激光焊接，在蓋6的抵接部52與電池罐1的側(cè)壁部21的端部之間形成焊接部61而相互接合。焊接部61在蓋6的外周端在整周連續(xù)地形成，將電池罐1的開口部密封。

凸部51與電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)表面相對(duì)。此時(shí)，為了使凸部51恰當(dāng)?shù)?合理地)嵌在電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)，存在將凸部51的尺寸公差設(shè)定為比電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)尺寸小，在凸部51與電池罐1的側(cè)壁部21之間產(chǎn)生間隙的情況。

在蓋6的整周連續(xù)的抵接部52、凸部51、槽53能夠通過沖壓加工容易地成形。凸部51能夠使用形成蓋厚度比閉塞部54薄的抵接部52和槽53時(shí)產(chǎn)生的余部(余料)形成。凸部51以從抵接部52向電池罐1內(nèi)突出的高度成為規(guī)定高度L的方式形成。由此，能夠使電池罐1的側(cè)壁部21的端部與蓋6對(duì)向的長度距離延長相當(dāng)于高度L的量。

圖10是說明用于說明本實(shí)施方式的作用效果的比較例的圖，與圖6對(duì)應(yīng)。

圖10所示的比較例的方形二次電池具有蓋106具有一定的厚度Tc的平板形狀。此外，使該蓋106的抵接部152載置在電池罐101的側(cè)壁部121的端部，從側(cè)方對(duì)側(cè)壁部121與抵接部152之間進(jìn)行激光焊接。激光焊接的飛濺S可能通過側(cè)壁部121的端部與蓋106的抵接部152之間，向電池罐1的內(nèi)部落下。

特別是使焊接部161的前端深度加深，想要更可靠地進(jìn)行密封的情況下，與焊接部161的前端深度加深相應(yīng)地，側(cè)壁部121的端部與蓋6的抵接部152之間的間隙的長度距離H縮短，飛濺(飛濺物)S易于進(jìn)入電池罐1內(nèi)。

與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，在蓋6設(shè)置有凸部51，確保與電池罐1的側(cè)壁部21的端部之間形成的間隙的長度距離延長僅相當(dāng)于凸部51的量。從而，從電池罐1的外側(cè)對(duì)側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間進(jìn)行激光焊接使其接合的情況下，能夠使飛濺積極地附著在側(cè)壁部21的內(nèi)壁面21a或凸部51的相對(duì)面51a上而停留在側(cè)壁部21與凸部51之間。從而，能夠有效地防止飛濺通過側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間的間隙而向電池罐1的內(nèi)部落下。

激光焊接的情況下，使焊接部61的前端深度加深時(shí)，基端側(cè)的焊接寬度也與其相應(yīng)地?cái)U(kuò)大。從而，為了更深地焊接而可靠地進(jìn)行密封，抵接部52需要具有規(guī)定的蓋厚度。本實(shí)施方式中，將抵接部52的蓋厚度Tu設(shè)定為比閉塞部54的蓋厚度Tt的一半厚、并且比閉塞部54的蓋厚度Tt薄的厚度(Tt＞Tu＞(Tt/2))，能夠確保焊接部61的焊接量盡可能大，使焊接部61的深度變深。

使焊接部61的深度加深時(shí)，相對(duì)地，側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間的間隙的長度距離H縮短，而在本實(shí)施方式中，在蓋6設(shè)置凸部51，確保與電池罐1的側(cè)壁部21的端部之間形成的間隙的長度距離延長相當(dāng)于凸部51的高度L的量。從而，能夠有效地防止飛濺通過側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間的間隙而向電池罐1的內(nèi)部落下。由此，能夠提供防止從電池罐1的外側(cè)用激光焊接蓋6時(shí)，因飛濺導(dǎo)致金屬異物混入電池罐1內(nèi)的可靠性高的方形二次電池C1。

此外，上述實(shí)施方式中，以在凸部51的內(nèi)側(cè)設(shè)置槽53的情況為例進(jìn)行了說明，但不限于此，只要使凸部51形成為規(guī)定高度即可，槽53不是必需的。

[第二實(shí)施方式]

接著，對(duì)于第二實(shí)施方式用圖8、圖9、圖11在以下說明。

圖8是表示電池罐與蓋的接合部分的截面圖，圖9是表示圖8的分解狀態(tài)的截面圖。其中，對(duì)于與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)說明。

本實(shí)施方式中的特征在于，在電池罐1的側(cè)壁部21的端部設(shè)置高低差23，使電池蓋6嵌入電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)，對(duì)電池蓋6與電池罐1的側(cè)壁部21之間從電池罐1的上方進(jìn)行激光焊接使其接合，將電池罐1密封的結(jié)構(gòu)。

在電池罐1的側(cè)壁部21的端部設(shè)置有高低差(臺(tái)階)23。高低差23在側(cè)壁部21的端部的內(nèi)側(cè)呈周狀連續(xù)地設(shè)置。蓋6的抵接部52抵接于高低差23，對(duì)側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間從電池罐1的外側(cè)即上方利用激光焊接進(jìn)行焊接。由此，在與電池罐1的側(cè)壁部21的端部之間形成焊接部62。焊接部62沿著蓋6的外周在整周連續(xù)地形成，將電池罐1的開口部密封。

凸部51相對(duì)于電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)在整周相對(duì)。此時(shí)，為了使凸部51恰當(dāng)?shù)厍对陔姵毓?的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)，將凸部51的尺寸公差設(shè)定為比電池罐1的側(cè)壁部21的內(nèi)側(cè)尺寸小，存在凸部51與電池罐1的側(cè)壁部21之間產(chǎn)生間隙的情況。

圖11是說明用于說明本實(shí)施方式的作用效果的比較例的圖，與圖8對(duì)應(yīng)。

圖11所示的比較例的方形二次電池具有蓋106具有一定的厚度Tc的平板形狀。此外，使該蓋106的抵接部152載置在側(cè)壁部121的端部的高低差123，從蓋106的上方對(duì)側(cè)壁部121與抵接部152之間進(jìn)行激光焊接使其接合。從而，側(cè)壁部121與抵接部152相對(duì)的長度距離較短，激光焊接的飛濺S可能通過側(cè)壁部121的高低差123與蓋106的抵接部152之間，向電池罐1的內(nèi)部落下。

激光焊接中，使焊接部162的前端深度加深時(shí)，基端側(cè)的焊接寬度也與其相應(yīng)地?cái)U(kuò)大。從而，優(yōu)選焊接部162盡可能配置在電池罐1的內(nèi)側(cè)(圖中右側(cè))的位置。從而，高低差123需要減小從側(cè)壁部121的內(nèi)表面起凹陷的量Ts。從而，側(cè)壁部121的端部與蓋6的抵接部152之間的間隙的長度距離縮短，飛濺S易于進(jìn)入電池罐1內(nèi)。

與此相對(duì)，本實(shí)施方式中，如圖8所示，在蓋6設(shè)置凸部51，確保與電池罐1的側(cè)壁部21的端部之間形成的間隙的長度距離延長相當(dāng)于凸部51的量。從而，對(duì)側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間從電池罐1的外側(cè)進(jìn)行激光焊接的情況下，能夠使飛濺積極地附著在側(cè)壁部21或凸部51而停留在側(cè)壁部21與凸部51之間。從而，能夠有效地防止飛濺通過側(cè)壁部21的端部與蓋6的抵接部52之間的而向電池罐1的內(nèi)部落下。

根據(jù)以上所述，能夠提供防止從電池罐1的外側(cè)用激光焊接蓋6時(shí)，因飛濺導(dǎo)致金屬異物混入電池內(nèi)的可靠性高的方形二次電池C1。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠在不脫離權(quán)利要求的范圍中記載的本發(fā)明的主旨的范圍中，進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。例如，上述實(shí)施方式是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的，并不限定于必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外，能夠?qū)⒛硞€(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，此外，也能夠在某個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中添加其他實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，對(duì)于各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的一部分，能夠追加、刪除、置換其他結(jié)構(gòu)。

符號(hào)說明

1 電池罐

1a 開口部

3 發(fā)電體(電極組)

4A 正極集電板(集電端子)

4B 負(fù)極集電板

6 蓋(電池蓋)

8A 正極外部端子(外部端子)

8B 負(fù)極外部端子

12A 正極連接部

12B 負(fù)極連接部

21 側(cè)壁部

22 底壁部

51 凸部

52 抵接部

53 槽

54 閉塞部

61、62 焊接部

C1 方形二次電池