四方形二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車載用途等的四方形二次電池。
【背景技術】
[0002]以往，在車輛、其它設備中搭載的密閉型的鋰離子二次電池等中，有時由于過充電、過升溫、外力導致的破損等在內(nèi)部積存氣體，由于該氣體電池內(nèi)部的壓力上升。因此，在密閉型電池的電池殼體中形成對于安全有用的脆弱部位。
[0003]例如，提出了如下技術等:在電池殼體的部分部位使用通過電池的內(nèi)壓而變形的部件，由于該部件的變形脆弱部分斷裂，通過該脆弱部分的斷裂來切斷電流路徑；或連通密閉型電池的內(nèi)外來排出氣體。
[0004]例如，在專利文獻I中設為如下結(jié)構(gòu):在切斷與隔膜的通電的集電片分別固定在其它部件的絕緣體的狀態(tài)下使絕緣體彼此之間嵌合，而且連接在集電片的脆弱部位的一部分連接到隔膜而被固定，當電池內(nèi)壓上升時隔膜發(fā)生變形，集電片的脆弱部位斷裂，由此切斷電流的路徑。
[0005]專利文獻1:日本特開2008-66254號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，在專利文獻I的技術中，作為集電板對電池殼體的固定，是基于與集電板一體化了的絕緣體和與蓋通過鉚接一體化了的絕緣體的嵌合的固定、以及基于脆弱部和隔膜的焊接的固定，因此擔心施加到集電板的振動、沖擊傳遞到脆弱部和隔膜的焊接部分而帶來影響，存在有誤動作的可能性這樣的問題。
[0007]另外，如專利文獻I所示，以往只是通過將外部連接端子的連接軸插通到蓋的開口孔并進行鉚接來將外部連接端子固定到蓋。并且，用于絕緣以及密封的墊圈在被以規(guī)定的壓縮力壓縮的狀態(tài)下介于蓋與連接軸之間。因而，擔心施加到集電板的振動、沖擊傳遞到作為脆弱部位的墊圈而對密閉性帶來影響。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述課題而作出的，其目的在于提供一種具備高抗沖擊性以及抗振動性的四方形二次電池。
[0009]解決上述課題的本發(fā)明的四方形二次電池，具備:扁平狀的電極群；集電板，與該電極群電連接；電池罐，收容該集電板和所述電極群；電池蓋，堵塞該電池罐的開口部；電極端子，設置在該電池蓋，經(jīng)由連接部件與該集電板連接；以及墊圈，介于該電極端子與該電池蓋之間來進行絕緣以及密封，該四方形二次電池的特征在于，在所述集電板與所述電池蓋之間設置有絕緣體，所述電池蓋具有卡合所述絕緣體的電池蓋側(cè)固定部，所述絕緣體具有固定所述集電板的集電板側(cè)固定部。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，通過電池蓋側(cè)固定部將絕緣體卡合到電池蓋，通過設置在絕緣體的集電板側(cè)固定部來固定集電板，將集電板經(jīng)由絕緣體固定在電池蓋，因此在振動、沖擊被施加到集電板的情況下，該振動、沖擊經(jīng)由絕緣體從集電板被傳遞到電池蓋，能夠防止向作為脆弱部位的墊圈施加振動、沖擊，保持墊圈的密閉性。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種具備高抗沖擊性以及抗振動性的四方形二次電池。此夕卜，上述以外的課題、結(jié)構(gòu)以及效果通過以下的實施方式的說明進一步明確。
【附圖說明】
[0012]圖1是第I實施方式的四方形二次電池的外觀立體圖。
[0013]圖2是拆卸了四方形二次電池的電池罐后的分解立體圖。
[0014]圖3是卷繞電極群的分解立體圖。
[0015]圖4是說明正極端子結(jié)構(gòu)部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0016]圖5是圖4的部件分解立體圖。
[0017]圖6是說明電池蓋側(cè)固定部以及集電板側(cè)固定部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0018]圖7是放大第2實施方式的四方形二次電池的主要部分并以截面表示的截面圖。
[0019]圖8是放大第3實施方式的四方形二次電池的主要部分并以截面表示的截面圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]1:四方形二次電池；2:電池容器；3:電池蓋；3b:電池蓋側(cè)固定部(卡合部)；4:電池罐；11:注液塞；13:安全閥；21:正極集電板；31:負極集電板；40:卷繞電極群；61:正極端子；63:正極端子螺栓；64:第I絕緣體；65:第2絕緣體；66:墊圈；67:正極連接電極；68:導電體。
【具體實施方式】
[0022]下面，使用【附圖說明】本發(fā)明的各實施方式。此外，在以下的說明中，作為四方形二次電池的例子，說明在電動汽車、混合動力汽車中搭載的四方形的鋰離子二次電池的情況。
[0023][第I實施方式]
[0024]圖1是本實施方式的鋰離子二次電池的外觀立體圖，圖2是圖1所示的鋰離子二次電池的分解立體圖。
[0025]如圖1以及圖2所示，鋰離子二次電池I具有如下結(jié)構(gòu):在具有四方形的深沖壓形狀的電池罐4和將電池罐4的開口部4a進行封口的電池蓋3的電池容器2內(nèi)收容了發(fā)電要素。發(fā)電要素具有在使隔離物43、44介于正極電極41與負極電極42之間而疊合的狀態(tài)下卷繞為扁平狀的電極群40。電極群40與正極集電板21、負極集電板31 —起在使其外側(cè)被絕緣片(未圖示)覆蓋的狀態(tài)下插入到電池罐4內(nèi)。
[0026]電池罐4以及電池蓋3都由鋁合金制作，電池蓋3通過激光焊接接合到電池罐4而對開口部4a進行封口。在電池蓋3中設置了正極側(cè)端子結(jié)構(gòu)部60、以及負極側(cè)端子結(jié)構(gòu)部70，構(gòu)成蓋裝配體10。
[0027]正極側(cè)端子結(jié)構(gòu)部60和負極側(cè)端子結(jié)構(gòu)部70具有在與電池蓋3之間經(jīng)由第I絕緣體64、74配設的正極端子61和負極端子71 ( 一對電極端子)。在電池蓋3中除了正極端子61以及負極端子71之外還配設有:氣體排出閥13，當電池容器2內(nèi)的壓力上升超過規(guī)定值時開放而排出電池容器2內(nèi)的氣體；注液口 12，用于向電池容器2內(nèi)注入電解液；以及注液塞11，在注入電解液后對注液口 12進行密封。注液塞11以堵塞了注液口 12的狀態(tài)通過激光焊接接合在電池蓋3來對注液口 12進行封口。
[0028]正極端子61以及負極端子71被配置在具有長方形形狀的電池蓋3的外側(cè)且沿著長邊的方向的一側(cè)和另一側(cè)的相互遠離的位置。正極端子61以及負極端子71保持用于固定母線連接端子的端子螺栓63、73，配置到電池蓋3的內(nèi)側(cè)，導通連接至負極集電板21、31。正極端子61由鋁或者鋁合金制作，負極端子71由銅合金制作。
[0029]在電池蓋3的外側(cè)有墊圈66 (參照圖4)以及第I絕緣體64，在電池蓋3的內(nèi)側(cè)有第2絕緣體65，正極端子61與電池蓋3電絕緣。正極端子61通過鉚接軸部61e與正極集電板21 —起被一體地固定在電池蓋3。正極端子61經(jīng)由電流切斷單元與正極集電板21電連接。該電流切斷單元還是將正極集電板21和正極端子61連接起來的連接部件。關于電流切斷單元結(jié)構(gòu)的細節(jié)將后述。
[0030]在電池蓋3的外側(cè)有墊圈(未圖示)以及第I絕緣體74，在電池蓋3的內(nèi)側(cè)有第2絕緣體(未圖示)，負極端子71與電池蓋3電絕緣。負極端子71 (電極端子)具有配置在電池蓋3的外側(cè)的平板狀的主體部(負極外部端子)71a、以及從主體部71a突出而貫通電池蓋3的軸部(未圖示)。負極端子71的軸部貫通電池蓋3以及負極集電板31而突出，負極端子71通過鉚接軸部的前端與負極集電板31電連接且與負極集電板31 —起被一體地固定在電池蓋3。
[0031]正極集電板21、負極集電板31具有朝向電池罐4的底部延伸而與卷繞電極群40導通連接的平坦狀的一對接合片23、33。各接合片23、33通過焊接接合到設置于卷繞電極群40的卷繞軸方向兩端部的正極以及負極。作為焊接方法，能夠使用超聲波焊接、電阻焊接、激光焊接等。
[0032]卷繞電極群40配置在正極集電板21的接合片23與負極集電板31的接合片33之間且兩端被支撐。通過蓋裝配體10以及卷繞電極群40構(gòu)成了發(fā)電要素裝配體50。
[0033]圖3表示圖2所示的卷繞電極群40的細節(jié)，是展開了纏繞末端側(cè)的狀態(tài)的外觀立體圖。
[0034]卷繞電極群40是通過在第1、第2隔離物43、44之間分別配置負極電極42、正極電極41來卷繞為扁平狀而構(gòu)成的。如圖3所示，卷繞電極群40中最外周的電極是負極電極42，而且在其外側(cè)卷繞了隔離物44。
[0035]隔離物43、44具有使正極電極41和負極電極42絕緣的作用。負極電極42的負極涂敷部42a與正極電極41的正極涂敷部41a相比在寬度方向上更寬，由此正極涂敷部41a構(gòu)成為必然被負極涂敷部42a夾住。
[0036]正極未涂敷部41b、負極未涂敷部42b在平面部分被捆扎并通過焊接等與連接在正極端子61、負極端子71的各極的集電板21、31連接。此外，隔離物43、44在寬度方向上比負極涂敷部42a更寬，但是被卷繞在正極未涂敷部41b、負極未涂敷部42b中露出金屬箔面的位置，因此不會成為捆扎焊接時的障礙。
[0037]正極電極41具有在作為正極集電體的正極電極箔的兩面涂敷了正極活性物質(zhì)混合物的正極涂敷部41a，在正極電極箔的寬度方向一側(cè)的端部設置有不涂敷正極活性物質(zhì)混合物的正極未涂敷部(箔露出部)41b。
[0038]負極電極42具有在作為負極集電體的負極電極箔的兩面涂敷了負極活性物質(zhì)混合物的負極涂敷部42a，在正極電極箔的寬度方向另一側(cè)的端部設置了不涂敷負極活性物質(zhì)混合物的負極未涂敷部(箔露出部)42b。正極未涂敷部41b和負極未涂敷部42b是電極箔的金屬面露出的區(qū)域，如圖3所示，配置在卷繞軸方向一側(cè)和另一側(cè)的位置。
[0039]在負極電極42中，作為負極活物質(zhì)對非晶質(zhì)碳粉末100重量份添加作為粘合劑的10重量份的聚偏氟乙烯(以下稱為PVDF。)，在其中添加N-甲基吡咯烷酮(以下稱為NMP。)作為分散溶劑，從而制作出混合的負極混合物。留下集電部(負極未涂敷部)而在厚度ΙΟμπι的銅箔(負極電極箔)的兩面涂敷該負極混合物。之后，進行干燥、沖壓、裁斷來獲得不包含銅箔的負極活物質(zhì)涂敷部厚度70 μ m的負極電極。
[0040]此外，在本實施方式中，例示出將非晶質(zhì)碳用于負極活物質(zhì)的情況，但是不限于此，也可以是可插入、脫離鋰離子的天然石墨、人造的各種石墨材料、焦炭等碳質(zhì)材料等，在其粒子形狀方面，也可以是鱗片狀、球狀、纖維狀、塊狀等，沒有特別限制。
[0041]關于正極電極41，作