專利名稱：方形電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過將卷繞電極體收裝于方形的電池罐內(nèi)部而構(gòu)成的方形電池。
背景技術(shù)：
近年來，作為攜帶型電子機器、電動汽車等的電源，已經(jīng)開發(fā)出能量密度(Wh/Kg)高的鋰二次電池，其中體積能量密度(Wh/l)高的方形電池更受到關(guān)注。
圖6所示的方形電池是將作為發(fā)電元件的卷繞電極體(8)以橫向的姿勢收裝于長方體的盒子(80)中的電池(參照專利文獻1)。在卷繞電極體(8)的兩個端部分別接合有L字形的集電構(gòu)件(9)(90)，可以從突出設(shè)置于該集電構(gòu)件(9)(90)上的正負一對端子(91)(92)導出卷繞電極體(8)所產(chǎn)生的電能。
而且，在盒子(80)的開口部上固定有封口板(圖示省略)，所述端子(91)(92)分別以保持電絕緣性和氣密性的狀態(tài)貫穿開設(shè)于封口板上的2個貫通孔，從而可以從其前端部分導出電能。
特開2002-93402號公報但是，在圖6所示的方形電池中，由收裝于盒子(80)內(nèi)的卷繞電極體(8)的位置來確定兩個集電構(gòu)件(9)(90)的位置，其結(jié)果是，對于盒子(80)的正負一對端子(91)(92)的位置也被確定，但是由于如所述那樣將封口板固定在盒子(80)的開口部上，開設(shè)于該封口板上的2個貫通孔的位置也由盒子(80)確定，因此，為了在組裝工序中使正負一對端子(91)(92)不費力地嵌入封口板的2個貫通孔中，有必要以較高精度來規(guī)定兩個集電構(gòu)件(9)(90)在卷繞電極體(8)上的組裝位置和集電構(gòu)件(9)(90)上的端子(91)(92)的突出位置。
但是，由于在卷繞電極體(8)的兩個端部突出的正負一對電極端緣是由極薄的電極芯體以一定的間隔并列構(gòu)成，因此，會因推壓集電構(gòu)件(9)(90)而使電極芯體的前端彎曲，其結(jié)果是，兩個集電構(gòu)件(9)(90)的間隔發(fā)生變化。
另外，雖然已知如下的集電構(gòu)造，即，在集電構(gòu)件(9)(90)與電極端緣的接合面上形成多個凸部，通過使這些凸部咬入電極端緣，使得集電構(gòu)件(9)(90)和卷繞電極體(8)的接觸面積增大，從而使集電效率提高，但是，在圖6的方形電池中采用了如所述的集電構(gòu)造的情況下，由于對應于集電構(gòu)件(9)(90)的推壓力，在電極端緣上的咬入量會發(fā)生變化，因此會在兩個集電構(gòu)件(9)(90)的間隔上產(chǎn)生很大的偏差。
這樣，由于在以往的方形電池中，不能避免在兩個電極構(gòu)件(9)(90)的間隔上產(chǎn)生偏差，因此，在設(shè)置于兩個集電構(gòu)件(9)(90)上的突出的正負一對端子(91)(92)和開設(shè)于封口板上的2個貫通孔之間就會產(chǎn)生錯位，使得電池的組裝變得困難。另外，通過使正負一對端子(91)(92)不費力地嵌入封口板的2個貫通孔來進行組裝的情況下，在集電構(gòu)件(9)(90)和卷繞電極體(8)的電極端緣之間的焊接部會產(chǎn)生力的作用，這樣就有可能在焊接部產(chǎn)生剝離。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，提供一種容易組裝并且在組裝狀態(tài)下不會在電池內(nèi)部產(chǎn)生無用的力的作用的方形電池。
在本發(fā)明的方形電池中，在通過將封口板(12)固定在方形容器(11)的開口部而形成的電池罐(1)的內(nèi)部，以使其外周面沿著方形容器(11)的底面的姿勢收裝有卷繞電極體(2)。卷繞電極體(2)的兩個端部上突出的正負一對電極端緣(21)(22)上，分別設(shè)置有集電板(3)(30)，兩個集電板(3)(30)與設(shè)于封口板(12)上的正負一對電極端子機構(gòu)(4)(40)連接在一起。這里，集電板(3)(30)和電極端子機構(gòu)(4)(40)由可以彎曲變形的引線構(gòu)件(5)(50)相互連接。
在具體的構(gòu)成中，引線構(gòu)件(5)(50)的一側(cè)的端部被焊接在集電板(3)(30)上，同時，引線構(gòu)件(5)(50)的另一側(cè)的端部被焊接在電極端子機構(gòu)(4)(40)上，或者被電極端子機構(gòu)(4)(40)夾持。
在所述的本發(fā)明的方形電池中，由于兩個集電板(3)(30)和兩個電極端子機構(gòu)(4)(40)分別由可以彎曲變形的引線構(gòu)件(5)(50)相互連接，因此即使兩個集電板(3)(30)在卷繞電極體(2)上的位置產(chǎn)生偏差，通過在組裝工序中使引線構(gòu)件(5)(50)發(fā)生彎曲變形，就可以吸收所述偏差。
所以，利用引線構(gòu)件(5)(50)將兩個集電板(3)(30)和兩個電極端子機構(gòu)(4)(40)相互連接的操作十分容易，并且在組裝后，在集電板(3)(30)和引線構(gòu)件(5)(50)的接合部或電極端子機構(gòu)(4)(40)和引線構(gòu)件(5)(50)的接合部上也不會產(chǎn)生多余的力的作用。
另外，在具體的構(gòu)成中，在集電板(3)(30)上，形成朝向卷繞電極體(2)的電極端緣(21)(22)突出的1個或多個凸部。
在該具體的構(gòu)成中，通過在組裝工序中將集電板(3)(30)向卷繞電極體(2)的電極端緣(21)(22)推壓，集電板(3)(30)的凸部就會咬入電極端緣(21)(22)，從而使集電板(3)(30)和卷繞電極體(2)的接觸面積增大。其結(jié)果是，可以有效地進行利用集電板(3)(30)的集電。
在其他的具體的構(gòu)成中，在兩個集電板(3)(30)和方形容器(11)的側(cè)壁之間分別夾隔有絕緣構(gòu)件(6)(60)，至少某一側(cè)的絕緣構(gòu)件(6)具有彈性。
根據(jù)該具體的構(gòu)成，因兩個集電板(3)(30)的凸部咬入電極端緣(21)(22)中而產(chǎn)生的兩個集電板(3)(30)和方形容器(11)的側(cè)壁之間空隙的偏差，會被絕緣構(gòu)件(6)的彈性變形吸收。
在更具體的構(gòu)成中，在各集電板(3)(30)上開設(shè)至少1個注液孔(33)，至少在某一側(cè)的絕緣構(gòu)件(6)上，形成用于使集電板(3)的注液孔(33)露出的U字形的缺口(61)。
根據(jù)該具體的構(gòu)成，在組裝工序中注入方形容器(11)中的電解液經(jīng)過集電板(3)的開口(61)，從集電板(3)的注液孔(33)向卷繞電極體(2)的內(nèi)部供給。
根據(jù)本發(fā)明的方形電池，組裝十分容易，并且在組裝狀態(tài)下不會在電池內(nèi)部產(chǎn)生無用的力的作用。


圖1是表示本發(fā)明的方形電池的外觀的立體圖。
圖2是卷繞電極體及集電板的立體圖。
圖3是該方形電池的分解立體圖。
圖4是表示電極端子機構(gòu)和卷繞電極體的連接部的局部剖面正視圖。
圖5是表示其他實施例的同上的局部剖面正視圖。
圖6是以往的方形電池的立體圖。
其中，(1)電池罐，(11)方形容器，(12)封口板，(2)卷繞電極體，(21)電極端緣，(22)電極端緣，(3)集電板，(30)集電板，(32)凸條部，(33)注液孔，(4)電極端子機構(gòu)，(40)電極端子機構(gòu)，(5)引線構(gòu)件，(50)引線構(gòu)件，(6)絕緣構(gòu)件，(60)絕緣構(gòu)件，(61)缺口具體實施方式
下面，將依照附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行具體說明。
在本發(fā)明的方形電池中，如圖1所示，在鋁制的方形容器(11)的開口部上，焊接鋁制的封口板(12)，制成長方體的電池罐(1)。該電池罐(1)具有例如50mm×30mm×10mm的外形尺寸。
在電池罐(1)的內(nèi)部，收裝有圖2所示的卷繞電極體(2)。此外，該卷繞電極體(2)的正極及負極與圖1所示的正負一對電極端子機構(gòu)(4)(40)連接在一起，從而可以從這些電極端子機構(gòu)(4)(40)導出電能。
另外，在電池罐(1)的封口板(12)上，安裝有用于在電池罐(1)的內(nèi)壓上升時發(fā)生動作的氣體排出閥(13)、填塞用于在組裝工序中向電池罐(1)的內(nèi)部注入電解液的注液孔的注液塞(14)。
卷繞電極體(2)是在圖2所示的正極和負極之間夾著隔膜并將它們卷繞成螺旋狀的部件，在卷繞電極體(2)的兩個端部，突出有正極及負極的端緣(21)(22)，在這些電極端緣(21)(22)上接合有正負一對集電板(3)(30)。
這里，構(gòu)成卷繞電極體(2)的正極在形成芯體的鋁箔的表面形成含有鈷酸鋰的正極層，負極在形成芯體的鋁箔的表面形成含有碳粉末的負極層。這里，在正極及負極的芯體的端部未涂布活性物質(zhì)，在使該未涂覆部分從隔膜中突出出來的狀態(tài)下，進行正極及負極的卷繞。
正負一對集電板(3)(30)分別在圓板狀的主體(31)上放射狀地形成向卷繞電極體(2)的電極端緣(21)(22)突出的剖面圓弧狀的多個凸條部(32)，同時，開設(shè)有多個注液孔(33)。
而且，正極側(cè)的集電板(3)為鋁制，負極側(cè)的集電板(3)為銅制。
如圖3所示，在兩個端部接合了集電板(3)(30)的卷繞電極體(2)以使其外周面沿著方形容器(11)的底面的姿勢收裝于方形容器(11)中。
另外，在接合了集電板(3)(30)的卷繞電極體(2)的兩側(cè)，設(shè)置具有圓弧狀的彎曲部的帶狀的引線構(gòu)件(5)(50)，該引線構(gòu)件(5)(50)的基端部被焊接在集電板(3)(30)的表面上，同時，該引線構(gòu)件(5)(50)的頭端部被焊接在電極端子機構(gòu)(4)(40)的基端部上。
而且，正極側(cè)的引線構(gòu)件(5)為鋁制，負極側(cè)的引線構(gòu)件(50)為銅制。
在接合于卷繞電極體(2)的兩個端部上的集電板(3)(30)和方形容器(11)的側(cè)壁之間，插入用于實現(xiàn)卷繞電極體(2)和方形容器(11)之間的電絕緣的薄片狀的絕緣構(gòu)件(6)(60)。這里，一側(cè)的絕緣構(gòu)件(6)為具有彈性的材料，例如由氟樹脂制成，并開設(shè)有朝向封口板(12)側(cè)開口的U字形缺口(61)，外形呈馬蹄形。另外，另一側(cè)的絕緣構(gòu)件(60)為聚丙烯制，外形呈長方形。
正極側(cè)的電極端子機構(gòu)(4)如圖4所示，具有在基端部突出設(shè)置了凸緣部(42)的鋁制螺栓構(gòu)件(41)，該螺栓構(gòu)件(41)貫穿封口板(12)，在形成于其頭端部的螺紋部上與螺母(49)螺合在一起。另外，還設(shè)置有聚丙烯制的第1絕緣構(gòu)件(43)和第2絕緣構(gòu)件(46)，它們在包圍螺栓構(gòu)件(41)的外周面的同時，還夾住了封口板(12)。在第1絕緣構(gòu)件(43)的兩面，在與封口板(12)和螺栓構(gòu)件(41)的凸緣部(42)的相對部分上，分別夾著O形環(huán)(44)(45)。
在第2絕緣構(gòu)件(46)和螺母(49)之間，夾隔著平墊圈(47)及彈簧墊圈(48)，通過旋緊螺母(49)，利用電極端子機構(gòu)(4)的凸緣部(42)和平墊圈(47)將第1絕緣構(gòu)件(43)及第2絕緣構(gòu)件(46)夾緊，從而確保了高密封性。
引線構(gòu)件(5)如所述那樣，基端部被焊接在集電板(3)的表面，同時頭端部被焊接在螺栓構(gòu)件(41)的凸緣部(42)的背面。
負極側(cè)的電極端子機構(gòu)(40)除了螺栓構(gòu)件(41)為銅制以外，具有相同的構(gòu)造。
作為電極端子機構(gòu)(4)(40)，也可以采用圖5所示的構(gòu)造。在該電極端子機構(gòu)(4)(40)中，在封口板(12)上，穿過第1絕緣構(gòu)件(73)及第2絕緣構(gòu)件(74)，鉚入具有凸緣部(71)的端子構(gòu)件(7)，第1絕緣構(gòu)件(73)及第2絕緣構(gòu)件(74)被夾壓于該端子構(gòu)件(7)的凸緣部(71)和鉚接部(72)之間，同時，利用凸緣部(71)和第1絕緣構(gòu)件(73)夾持引線構(gòu)件(5)的頭端部。
如果采用該電極端子機構(gòu)(4)(40)，由于通過鉚入將端子構(gòu)件(7)固定在封口板(12)上，因此只需較少的組裝工時，并且密封性也提高。
在所述的方形電池的組裝中，首先，如圖3所示，向卷繞電極體(2)的兩個端部壓緊集電板(3)(30)并用激光焊接。這樣，集電板(3)(30)的凸條部(32)(32)就會咬入卷繞電極體(2)的電極端緣(21)(22)，從而可以在集電板(3)(30)和卷繞電極體(2)之間獲得較大的接觸面積。
另外，在封口板(12)上組裝正負一對電極端子機構(gòu)(4)(40)。
其后，在電極端子機構(gòu)(4)(40)的凸緣部的背面焊接引線構(gòu)件(5)(50)的上端部。然后，通過使引線構(gòu)件(5)(50)發(fā)生彎曲變形，使兩個引線構(gòu)件(5)(50)的基端部的位置及間隔與將卷繞電極體(2)收裝于方形容器(11)中時的2片集電板(3)(30)的位置及兩片集電板(3)(30)的間隔一致。
在此狀態(tài)下，將兩個引線構(gòu)件(5)(50)的基端部分別焊接在集電板(3)(30)的表面。
此后，在將絕緣構(gòu)件(6)(60)配置于兩集電板(3)(30)的外側(cè)的狀態(tài)下，將卷繞電極體(2)收裝于方形容器(11)中，同時，用封口板(12)封蓋方形容器(11)的開口部，將封口板(12)焊接在方形容器(11)上。
將卷繞電極體(2)收裝于方形容器(11)中時，由于在卷繞電極體(2)上的引線構(gòu)件(5)(50)的位置和封口板(12)的位置，都可以如所述那樣根據(jù)與方形容器(11)的位置關(guān)系預先進行調(diào)整，因此封口板(12)就可以被正確地定位于方形容器(11)的開口部上。
其后，從封口板(12)的注液孔注入電解液。這樣，電解液流經(jīng)絕緣構(gòu)件(6)的缺口(61)，從集電板(3)的注液孔(33)向卷繞電極體(2)的內(nèi)部供給。
最后，用注液塞(14)密封所述注液孔，從而完成電池的組裝。
在所述方形電池中，由于通過在組裝工序中使引線構(gòu)件(5)(50)彎曲變形，可以對卷繞電極體(2)、電極端子機構(gòu)(4)(40)、方形容器(11)及封口板(12)的相互的位置關(guān)系進行調(diào)整，因此，其后的組裝十分容易，而且，在組裝狀態(tài)下，在引線構(gòu)件(5)(50)上不會產(chǎn)生多余的力的作用，所以就不會產(chǎn)生在引線構(gòu)件(5)(50)和集電板(3)(30)或電極端子機構(gòu)(4)(40)之間的焊接部上發(fā)生剝離的問題。
另外，由于正極和負極的2個電極端子機構(gòu)(4)(40)同時被安裝在封口板(12)上，因此，例如當把多個方形電池組合而構(gòu)成組電池時，可以使方形電池之間相互接近，這樣就可以提高組電池的體積效率。
另外，由于在兩集電板(3)(30)和方形容器(11)的內(nèi)壁之間夾著可以彈性變形的絕緣構(gòu)件(6)，因此即使當受到來自外部的振動時，也可以利用絕緣構(gòu)件(6)吸收該振動。
權(quán)利要求
1.一種方形電池，在通過將封口板(12)固定在方形容器(11)的開口部而形成的電池罐(1)的內(nèi)部，以使其外周面沿著方形容器(11)的底面的姿勢收裝著卷繞電極體(2)，在卷繞電極體(2)的兩個端部上突出的正負一對電極端緣(21)(22)上，分別設(shè)置有集電板(3)(30)，兩個集電板(3)(30)與設(shè)于封口板(12)上的正負一對電極端子機構(gòu)(4)(40)連接在一起，其特征是，集電板(3)(30)和電極端子機構(gòu)(4)(40)由可以彎曲變形的引線構(gòu)件(5)(50)相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方形電池，其特征是，引線構(gòu)件(5)(50)的一側(cè)的端部被焊接在集電板(3)(30)上，同時，引線構(gòu)件(5)(50)的另一側(cè)的端部被焊接在電極端子機構(gòu)(4)(40)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方形電池，其特征是，引線構(gòu)件(5)(50)的一側(cè)的端部被焊接在集電板(3)(30)上，同時，引線構(gòu)件(5)(50)的另一側(cè)的端部被電極端子機構(gòu)(4)(40)夾持。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的方形電池，其特征是，在集電板(3)(30)上，形成有朝向卷繞電極體(2)的電極端緣(21)(22)突出的1個或多個凸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的方形電池，其特征是，在兩個集電板(3)(30)和方形容器(11)的側(cè)壁之間分別夾隔有絕緣構(gòu)件(6)(60)，至少某一側(cè)的絕緣構(gòu)件(6)具有彈性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方形電池，其特征是，在各集電板(3)(30)上開設(shè)至少1個注液孔(33)，至少在某一側(cè)的絕緣構(gòu)件(6)上，形成有用于使集電板(3)的注液孔(33)露出的U字形的缺口(61)。
全文摘要
一種方形電池，在電池罐(1)的內(nèi)部，以使其外周面沿著方形容器(11)的底面的姿勢收裝有卷繞電極體(2)，在卷繞電極體(2)的兩個端部上突出的正負一對電極端緣(21)(22)上，分別設(shè)置有集電板(3)(30)，兩個集電板(3)(30)與設(shè)于封口板(12)上的正負一對電極端子機構(gòu)(4)(40)連接在一起。這里，集電板(3)和電極端子機構(gòu)(4)由可以彎曲變形的引線構(gòu)件(5)相互連接，該引線構(gòu)件(5)的一側(cè)的端部被焊接在集電板(3)上，同時，該引線構(gòu)件(5)的另一側(cè)的端部被焊接在電極端子機構(gòu)(4)上。利用此構(gòu)成可以使組裝更容易，并且在組裝狀態(tài)下不會在電池內(nèi)部產(chǎn)生無用的力的作用。
文檔編號H01M2/26GK1534810SQ200410030229
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者秋田宏之, 北尾英樹, 佐藤廣一, 船橋淳浩, 能間俊之, 一, 之, 樹, 浩 申請人:三洋電機株式會社