電池及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本發明專利申請是國際申請號為PCT/JP2011/053244,國際申請日為2011年2月 16日，進入中國國家階段的申請號為201180009874. 8,名稱為"電池及其制造方法"的發明 專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及電池及其制造方法。
【背景技術】
[0003] 近年來，隨著電子設備的發展，作為小型化、輕量化、高能量密度、而且可反復充放 電的非水電解質二次電池，鋰二次電池日益成熟。此外，最近希望開發適合作為搭載于混合 動力車或電動汽車的車載用二次電池、用于電力正常化的電力儲存用二次電池的可快速充 電及高功率放電的非水電解質二次電池。
[0004] 為了提高非水電解質二次電池的快速充電性能和高功率放電性能，必須高效地取 出電流。為此，最好是從電極的多個位置導出集電片（日文：集電夕7'')。這些集電片通過 引線與設置于蓋子的外部端子電氣連接。在蓋子上再配備泄壓用的安全閥。
[0005] 另一方面，例如，在搭載于電動汽車等情況下，非水電解質二次電池受到來自外部 的振動或沖擊時，電池內的電極的振動通過集電片及引線傳遞到蓋子，存在安全閥可能破 裂的問題。特別是車載用的大型非水電解質二次電池中，由于電極也大，因此振動的影響也 大。因此，由于振動傳遞而引起安全閥破裂的危險性也增大。
[0006] 在專利文獻1中，揭示了如下的正極集電板82 :將板84與安裝正極端子的安裝 孔91用構成集電通路的較窄的部位92連結，該板84被壓制加工成波紋狀，在各個彎曲部 85A，85B，85C夾入層疊的多片正極87(參見專利文獻的圖13)。但是，專利文獻1的正極集 電板82由于與板84和安裝孔91幾乎位于同一平面上，因此無法抑制電極的振動傳遞到正 極端子。
[0007] 在專利文獻2中，揭示了如下的集電連接體2 :其由主體2a與4根細長的電極連 接部2b構成，該主體2a被配置在并列的2個發電要素的端部，被配置成大致水平的梯形， 該電極連接部2b從該主體的梯形的底邊部朝向下方突出設置。但是，專利文獻2的集電連 接體2由于電極連接部2b從主體的梯形狀的底邊部到達電極的下端，因此為了設置集電連 接體2所需空間大，而且電池的能量密度降低。
[0008] 還有，另一方面，將蓋子固定于外殼的方法有時存在焊接的合格率下降的問題。例 如，如果固定的蓋子的位置不定，則不僅電池尺寸，設置于蓋子的電極端子的高度也會產生 偏差。電極端子的高度在單電池彼此間不一致的情況下，將單電池間的電極端子焊接以電 氣連接而構成電池組時，容易發生焊接不良。其結果導致焊接的合格率下降。此外，在蓋子 上鉚固電極端子時，有時蓋子因鉚固加工而變形。如果蓋子變形，則蓋子和外殼的嵌合性降 低，在蓋子和外殼之間容易產生間隙。其結果，蓋子和外殼的焊接的焊接合格率降低。
[0009] 專利文獻3的方形密閉電池的制造方法是專門用于鎳-氫二次電池這類堿性二次 電池的方法。在專利文獻3中，通過將外殼的開口端和蓋板的嵌合部激光焊接來將嵌合部 封口時，使用周側面呈錐面的蓋板作為蓋板。
[0010] 在專利文獻4的密閉型電池中，殼主體的開口部的內周緣為了接受蓋子，以外開 的孔側的錐形的形式形成，并且蓋子的外周以嵌入開口部的錐形的軸側的錐形的形式形 成。兩個錐形是在將蓋子嵌入殼主體的開口部時能夠從朝向蓋子的上面的方向進行用于蓋 子和殼主體的接合的焊接的錐形。在專利文獻4中，以蓋子嵌入殼主體的開口部的狀態，從 朝向蓋子的上面的方向將蓋子和殼主體的接合部焊接。
[0011] 在專利文獻3、4中使用的蓋子的外周面為錐面，且不帶法蘭盤。如果在這樣的形 狀的蓋子上鉚固電極端子，則在蓋子因鉚固加工而變形時，殼內的蓋子的位置容易出現偏 差。
[0012] 還有，在專利文獻5的圖2中，記載了使用具有法蘭盤的蓋體的密閉電池。但是， 專利文獻5中，因為通過絕緣材料將電極端子密封于蓋體，因此本身就不會出現因鉚固引 起的蓋體的變形。
[0013] 現有技術文獻
[0014] 專利文獻
[0015] 專利文獻1日本專利特開2002-279962號公報
[0016] 專利文獻2日本專利特開2003-346771號公報
[0017] 專利文獻3日本專利特開平9-7557號公報
[0018] 專利文獻4日本專利特開平10-144268號公報
[0019] 專利文獻5日本專利特開2000-156219號公報
【發明內容】
[0020] 發明需要解決的問題
[0021] 本發明的目的是防止由于振動傳遞到電池的蓋子而造成設置于蓋子的安全閥破 裂的情況。還有，另一目的是，提高方形電池及其制造方法中的焊接合格率，所述方形電池 具備具有通過鉚固安裝的電極端子的蓋子。
[0022] 解決問題的手段
[0023] 一種形態是提供一種電池，其具備容器；電極群：被收納于上述容器內，包含正極 和負極；多片集電片：從上述電極群的上述正極及負極的至少一方的電極的集電體的多個 位置延伸出來；封閉上述容器的開口部的蓋子；與上述集電片電氣連接的集電片接合部； 固定于上述蓋子的蓋子接合部；引線：包含連接上述集電片接合部和上述蓋子接合部的振 動吸收部；設置于上述蓋子的安全閥。
[0024] 另一形態是提供方形電池的制造方法。該電池具備有底方筒形的金屬制容器；收 納于上述容器內的正極及負極；配置于上述容器的開口部的蓋子；鉚固于上述蓋子，且與 上述正極或負極電氣連接的端子。上述蓋子具有位于上述容器的上述開口部內的底部；位 于上述底部的上部、且比上述底部更向外側突出的階梯部。上述方法包括在收納有上述正 極及負極的上述容器的上述開口部內配置上述蓋子的上述底部，同時將上述蓋子的上述階 梯部配置在上述容器的側壁上端上；通過從與上述蓋子的上述階梯部和上述容器的側壁上 端重合的面垂直的方向照射激光，將上述蓋子的上述階梯部激光焊接在上述容器的上述側 壁上端。
[0025] 附圖的簡單說明
[0026] 圖1實施方式1的電池的主要部分的分解立體圖。
[0027] 圖2實施方式1的電池所用的引線的立體圖。
[0028] 圖3表示實施方式2的電池的主要部分的立體圖。
[0029] 圖4實施方式2的電池所用的引線的立體圖。
[0030] 圖5表示固定有圖4所示的正負極引線的蓋子的立體圖。
[0031] 圖6表示具有與中間引線接合的集電片的電極群的主要部分的立體圖。
[0032] 圖7表示實施方式2的其他形態的電池的主要部分的立體圖。
[0033] 圖8表示具有未接合中間引線的集電片的電極群的主要部分的立體圖。
[0034] 圖9實施方式3的電池所用的引線的立體圖。
[0035] 圖10A實施方式4的方形電池的俯視圖。
[0036] 圖10B將實施方式4的方形電池沿長邊方向切斷時的主要部分的剖視圖。
[0037] 圖10C將實施方式4的方形電池沿短邊方向切斷時的主要部分的剖視圖。
[0038] 圖11A實施方式5的方形電池的俯視圖。
[0039] 圖11B將實施方式5的方形電池沿長邊方向切斷時的主要部分的剖視圖。
[0040] 圖11C將實施方式5的方形電池沿短邊方向切斷時的主要部分的剖視圖。
[0041] 圖12A實施方式5的方形電池所用的蓋子的俯視圖。
[0042] 圖12B將實施方式5的方形電池所用的蓋子沿長邊方向切斷時的剖視圖。
[0043] 圖12C將實施方式5的方形電池所用的蓋子沿短邊方向切斷時的剖視圖。
[0044] 圖13A實施方式5的方形電池所用的封口構件的俯視圖。
[0045] 圖13B將實施方式5的方形電池所用的封口構件沿長邊方向切斷時的剖視圖。
[0046] 圖13C將實施方式5的方形電池所用的封口構件沿短邊方向切斷時的剖視圖。
[0047] 圖14表示比較例1所用的引線的立體圖。
[0048] 圖15比較例3的方形電池所用的蓋子的俯視圖。
[0049] 圖16比較例3的方形電池所用的封口構件的俯視圖。
[0050] 圖17A比較例3的方形電池的俯視圖。
[0051] 圖17B將比較例3的方形電池沿長邊方向切斷時的剖視圖。
[0052] 圖17C將比較例3的方形電池沿短邊方向切斷時的剖視圖。
[0053] 圖18比較例4的方形電池所用的蓋子的俯視圖。
[0054] 圖19比較例4的方形電池所用的封口構件的俯視圖。
[0055] 圖20A比較例4的方形電池的俯視圖。
[0056] 圖20B將比較例4的方形電池沿長邊方向切斷時的剖視圖。
[0057] 圖20C將比較例4的方形電池沿短邊方向切斷時的剖視圖。
【具體實施方式】
[0058] 以下，參照【附圖說明】實施方式的電池。還有，本發明并不受這些實施方式的限制。
[0059](實施方式1)
[0060] 圖1為密閉型的方形非水電解質二次電池的分解立體圖。該電池具有容器1 ;收 納于容器1內的電極群2 ;收容于容器1內的非水電解液（無圖示）；封閉容器1的開口部 的蓋子5 ;裝配于蓋子5的正極端子6及負極端子7 ;裝配于蓋子5的安全閥21。
[0061] 容器1是具有有底方筒形狀的外殼。容器1可以例如由鋁、鋁合金、鐵或不銹鋼等 金屬形成。
[0062] 電極群2具有扁平形狀，包含正極、負極、及配置于正極和負極之間的隔板。電極 群2例如通過將在正極和負極之間夾著隔板的層疊體卷繞成渦卷狀，加壓成型來制造。卷 繞成渦卷狀的電極群2由封卷帶（日文：卷§止?亍一7°)固定。
[0063] 正極具有正極集電體、正極活性物質層、正極集電片8。正極集電體具有帶狀的形 狀。正極活性物質層形成于正極集電體的至少一個面上。正極集電片8具有從正極集電體 的長邊的多個位置沿短邊方向延伸出的長方形狀。
[0064] 負極具有負極集電體、負極活性物質層、負極集電片9。負極集電體具有帶狀的形 狀。負極活性物質層形成于負極集電體的至少一個面上。負極集電片9具有從負極集電體 的長邊的多個位置沿短邊方向延伸出的長方形狀。
[0065] 正負極集電片8,9分別可以通過對集電體進行沖裁加工來形成。集電體及集電片 例如由金屬箔形成。金屬箔的厚度即每1片集電片的厚度較好是5ym以上50ym以下。厚 度為5ym以上，可以防止制造時的集電體或集電片的破裂，且能夠實現高集電效率。此外， 還能夠避免大電流流過時的集電片的溶解。還有，通過厚度為50ym以下，可以抑制電極群 的厚度的增加，同時增加卷繞層疊體的圈數。優選金屬箔的厚度為10um以上20ym以下。 金屬箔的材料根據正極或負極所用的活性物質的種類選擇，例如可以使用鋁、鋁合金、銅或 銅合金。
[0066] 多片正極集電片8被彎折成字形或"U"字形的正極支承引線14集束夾持。 該正極支承引線14也稱為正極保護引線。負極集電片9也同樣，被彎折成字形或"U" 字形的負極支承引線15集束夾持。負極支承引線15也稱為負極保護引線。
[0067] 正極支承引線14和正極集電片8、及負極支承引線15和負極集電片9分別通過激 光焊接、超聲波接合及電阻焊等方法電氣連接。優選通過超聲波接合進行電氣連接。正負 極支承引線14、15較好是分別由與正負極的集電片8,9相同的材料形成。此外，正負極支 承引線14、15的厚度較好是超過每1片正負極集電片8,9的厚度的3倍的厚度。更優選的 范圍是0? 05mm以上0? 6mm以下，進一步優選的范圍是0? 1mm以上0? 5mm以下。
[0068] 容器1的開口部由封口構件10密封。封口構件