方形蓄电池的制作方法

专利名称：方形蓄电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及在方形的密闭壳体内收纳有长方体形状的蓄电元件的方 形蓄电池。
背景技术：
随着汽车设备的电气化和电子化，二次电池、电解电容器、电容器 等的可充电蓄电池的用途逐渐增加。
在密闭壳体内收纳有蓄电元件的蓄电池的结构例如在日本特开2003 —308810号公告中作了公开。根据图12对该蓄电池进行说明。
图12所示的蓄电池100由以下构成圆筒壳体101;蓄电元件102， 其被收纳在该圆筒壳体101内；多根引线103，其从该蓄电元件102延伸； 集电板104、 104，其与这些引线103的正极或负极连接；端板108、 108， 其关闭上述圆筒壳体101的两端的开口；电极棒105、 105，其从上述集 电板104、 104延伸，贯通上述端板108、 108;螺母106、 106，其各自 旋入这些电极棒105、 105的前端内；以及销107、 107，其从上述端板 108、 108朝圆筒壳体101的中心延伸，贯通上述集电板104、 104。
通过电线束109、 109向电极棒105、 105施加直流电压，从而可把 电能蓄积在蓄电元件102内。并且，蓄积在蓄电元件102内的电能可经 由电极棒105、 105和电线束109、 109来取出。
电线束109、 109被螺母106、 106固定在电极棒105、 105上。当拧 紧螺母106、 106时，向电极棒105、 105施加旋转力，集电板104、 104 由销107、 107限制旋转，因而电极棒105、 105不旋转。
在防止集电板104、 104和电极棒105、 105的旋转的方面，销107、 107起到重要的作用。
当把蓄电元件102的长度设为Ll，把圆筒壳体101的长度设为L2
时，圆筒壳体的长度L2由于把销107、 107的长度包含在内而增大。艮P， 根据所要求的蓄电能力来决定蓄电元件102的长度Ll，然而与该长度Ll 相比较，圆筒壳体IOI的长度L2大，产生壳体IOI与蓄电能力成比例地 变大的问题。
而且，在蓄电池100中，在内部封入电解液，促进电化学反应。由 于电化学反应而使电解液的一部分气化。由于该气化而使蓄电池100的 内部压力上升。圆筒壳体101由于是筒而耐内压的能力强，然而端板108、 108由于是平板而耐内压的能力弱。
为了弥补该弱点，如图所示，与圆筒壳体101相比较，端板108、 108具有数倍的厚度。端板108、 108越厚，蓄电池100就越重。
因此，在把多个蓄电池安装在车辆上的情况下，期望蓄电池100的 小型化和轻量化。

发明内容
根据本发明的概念，提供了一种方形蓄电池，该方形蓄电池由以下 构成，即长方体形状的蓄电元件；密闭壳体，其包含包围该蓄电元件 的方筒和关闭该方筒的开口的盖体；以及树脂板，其由具有绝缘性的硬 质树脂构成，被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上 述蓄电元件的移动。
由于把树脂板插入在密闭壳体与上述蓄电元件之间，因而可抑制蓄 电元件的旋转。密闭壳体可做成把树脂板在蓄电元件内的插入考虑在内 的尺寸。并且，树脂板薄。结果，可实现密闭壳体的小型化。随着小型 化可实现密闭壳体的轻量化，因而可实现方形蓄电池的小型化和轻量{七。
优选的是，上述树脂板由以下构成，即平板部，其平行于上述盖 体而配置；以及裙部，其从该平板部呈直角折弯，平行于上述方筒而配 置。 .
优选的是，上述方筒和上述盖体中的一方由以下构成，即金属板； 以及绝缘性树脂膜，其覆盖在该金属板上。
优选的是，上述盖体在四角具有从方形板的基面(一般面)突出的凸部。
优选的是，上述凸部朝远离上述蓄电元件的方向突出。 优选的是，上述盖体被安装在方筒上，以使上述基面和上述凸部不 超出上述方筒的末端。
优选的是，上述树脂板具有连接上述蓄电元件和上述凸部的通孔。


图1是根据本发明的方形蓄电池的分解图2是作为上述方形蓄电池的构成要素的方筒的放大截面图； 图3是上述方形蓄电池的截面图； 图4是图3的要部放大图5是作为上述方形蓄电池的构成要素的密闭壳体的要部的截面
图6A和图6B是作为上述方形蓄电池的要部的凸部的作用说明图； 图7A 图7D是现有的盖体与本发明的盖体的比较图； 图8是上述盖体的中央位置处的挠度的比较图； 图9是上述盖体的中央位置处的应力的比较图10是作为上述方形蓄电池的要部的盖体和树脂板的分解立体图； 图11是上述盖体和树脂板的作用说明图；以及 图12是现有的蓄电池的截面图。
具体实施例方式
如图1所示，方形蓄电池10由以下构成，即波纹形方筒ll; 一侧 的盖体12，其被预先安装在该方筒11上；蓄电元件16，其中相邻的金 属箔13、 13保持少许间隙而层叠，经由多根引线14与L字形集电板15、 15连接，蓄电元件16作为整体形成为长方体形状；电极棒17、 18，其 从该蓄电元件16的上表面和下表面延伸；树脂板20、 20，其由设置有孔 22的平板部21和裙部23构成；另一侧的盖体25，其具有环状的密封材 料24;垫圈26和螺母27A，其嵌在上述电极棒17上；以及垫圈26和螺 母27B，其嵌在上述电极棒18上。另外， 一侧的盖体12也具有密封材 料24。
艮P，上述树脂板20由开有大孔22的平板部21和从该平板部21折 弯形成的裙部23构成。
并且，对于树脂板20，只要把平板部放置在长方体形状的蓄电 元件16的上表面或下表面上，就可以设置到蓄电元件16上。
如图2所示，期望的是，方筒11使用在铝等的金属板28的两面覆 盖有PET (聚对苯二甲酸乙二酯)等绝缘材料29、 29的绝缘性树脂覆盖 金属板。
如图3所示，方形蓄电池10由以下构成，即长方体形状的蓄电元 件16;密闭壳体30，其包含包围该蓄电元件16的方筒11和关闭该方筒 11的开口的盖体12、 25;以及树脂板20、 22，其由具有绝缘性的硬质树 脂构成，被插入在上述密闭壳体30与上述蓄电元件16之间的间隙t、 t 内，用于限制上述蓄电元件16的移动。
假设上述树脂板20朝图中的左右方向移动时，只要不从长方体形状 的蓄电元件16的上表面或下表面脱落即可。只要裙部23挂在蓄电元件 16上即可，即使尺寸短，也不用担心树脂板20从蓄电元件16的上表面 或下表面脱落。即，由于可縮短裙部23的尺寸，因而可容易实现树脂板 20的小型化和轻量化。
假定当把螺母27A旋入电极棒17时，构成蓄电元件16的上表面的 集电板15与螺母27A —起旋转。对此时发挥止转作用的树脂板20、 20 的作用进行详细说明。
图4是图3的要部放大图，假设集电板15朝图左移动的情况下，沿 方筒11延伸的裙部23防止移动。结果，即使旋转螺母27A (图3)，也 不用担心集电板15旋转。螺母27B也一样。
为了进行该止转，只要使用硬且薄的树脂板20即可。而且，方筒ll 的内径(内尺寸)可设定成蓄电元件16的直径(图中的左右方向的尺寸) 加上树脂板20的厚度的2倍后的尺寸。由于裙部23薄，因而可抑制方 筒11的直径，可实现蓄电池的小直径化。
并且，由于裙部23的尺寸短，因而可在方筒11的内径与蓄电元件 的外径之间形成间隙，可有效地用作收纳从电解液等产生的气体的空间。
而且，由于使树脂板20的平面部21介于另一侧的盖体25与集电板 15之间，因而可抑制蓄电元件16的上下移动。
另外，通过使方筒11采用树脂覆盖金属板，可通过树脂覆膜来实现 方筒11与蓄电元件16之间的绝缘。然而，当使集电元件16与方筒11 直接接触时，会由于集电元件16的热伸縮或方筒11的内压所引起的膨 胀等，使得在长期间使用后，覆盖在方筒11的内表面上的树脂膜(图2 的绝缘材料29)磨损、剥离，引起绝缘不良。
关于这一点，在本发明中，可使树脂膜(图2的绝缘材料29)和树 脂板20双方发挥绝缘作用。万一树脂膜(图2的绝缘材料29)发生剥离， 由于保留了树脂板20的绝缘功能，因而不用担心引起绝缘不良。
因此，可使树脂板20发挥止转作用和绝缘作用的两种作用。
并且，树脂板20的形状和尺寸是任意的。而且，也可采用未在方筒 上覆盖绝缘树脂膜的无覆盖金属板。
下面，对密闭壳体30的要部的形状进行说明。
如图5所示，把盖体12的下表面称为基面31。沿着朝上方远离假 想线所示的蓄电元件16的方向，从盖体12突出形成凸部32、 32。
由凸部32形成的凹口 34、 34的体积加到蓄电元件16和方筒11的 间隙所形成的空间33上。凹口 34、 34实现的体积增加可达到密闭壳体 30的内容积的5 10%。由于体积增加，因而即使电解液气化，气体的压 力变化也缓慢，可减轻作用于密闭壳体30的内表面的压力以及压力变动。
并且，采用巻边法来把盖体12安装到方筒11上。在巻边工具的情 况下，有必要使盖体12从方筒11的端部向内侧(图下方)靠近L1。本 发明的凸部32从基面31突出L2，然而使该L2不超过L1。结果，可使 多个方筒11之间容易直接连接。
下面，根据图6对凸部32的作用进行说明。另外，盖体12和凸部 32应按三维结构进行探讨，然而结构计算复杂。因此，为了方便起见， 把盖体12和凸部32置换成二维的"梁"。
艮口，图6A示出基面31和下表面与该基面31接触的盖体12 (凸部 除外)。并且，图6B示意性示出基面31和离该基面31距离L2的凸部 32。
如图6A所示，盖体12的纵尺寸(厚度)是h且横尺寸是b时的盖
体12的截面二次矩Ia是b h3/12。
并且，如图6B所示，离基面31距离L2的凸部32的截面二次矩Ib
被定为Ia+ (b*h) X (L2) 2。艮卩，由于凸部32的存在而使截面二7夂
矩增大(b h) X (L2) 2。
由于截面二次矩越大，挠度就越小，因而图6B的挠度比图6A小。 并且，使截面二次矩乘以距离分量所得的截面系数越大，弯曲应力
就越小。因此，图6B的应力比图6A小。
如上所述，凸部发挥减小挠度、且减小应力(弯曲应力)的作用。 图7A—图7D是将现有的盖体和本发明的盖体进行比较的比较图，
图7A示出不具有凸部的盖体111。把该盖体111称为比较例1。图7B示
出具有环状的凸部112的盖体113。把具有环状的凸部112的盖体113称
为比较例2。
图7C示出在四角具有I字形的凸部32的盖体12。把该盖体12称 为实施例l。图7D示出在四角具有三角形的凸部32的盖体12。把该盖 体12称为实施例2。
比较例l、 2和实施例1、 2按照以下条件实施了结构计算。
O计算条件
盖体的纵横尺寸60mmX60mm
中央孔的尺寸23mm
盖体的厚度0.5mm
盖体的材质JISA3004—O
负荷(内压)0.6MPa
凸部的形状、尺寸参照图7A—图7D
把盖体设为三维的"面"，将周边固定，分布地施加重量，计算出挠 度和应力。根据图8和图9对该计算结果进行说明。
如图8所示，盖体的中央位置处的挠度在比较例1中超过2mm，比 较例2是约1.7mm。实施例1是约1.8mm，稍大于比较例2。实施例2 是约1.4mm，挠度最小。
并且，如图9所示，关于盖体的中央位置处的应力，比较例l是约 1300MPa，比较例2是约1100MPa。相比之下，实施例1是约950MPa， 小于比较例2，实施例2是约800MPa，为最小。
因此，实施例2的挠度最小且应力最小。
从以上判明，与现有公知的环状的凸部(图7B符号112)相比，本 发明的四角各方设置的凸部32 (图5C、图5D)可抑制挠度和应力。据 此，也可以说，与连续的凸部(环状的凸部)相比，使凸部之间分离在 结构上是优良的。
下面，对更优选的树脂板20的形式进行说明。
如图IO所示，树脂板20在平板部21的四角具有三角形的通孔36。
当使树脂板20与盖体12对准时，如图11所示，通孔36与凸部32 重合。蓄电元件16经由通孔36与凹口 34连接。积存在方筒ll的内部 的气体通过通孔36到达凹口 34。由于压力可直接向凹口 34排放，因而 可缓和由气体引起的内压变化。
另外，本发明的方形蓄电池10只要是二次电池、电解电容器、电容 器等可充电的电气部件，与种类无关。
根据本发明的方形蓄电池可用作安装在车辆上的二次电池。
权利要求
1.一种方形蓄电池，其特征在于，该方形蓄电池由以下构成长方体形状的蓄电元件；密闭壳体，其包含包围上述蓄电元件的方筒和关闭该方筒的开口的盖体；以及树脂板，其由具有绝缘性的硬质树脂构成，被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上述蓄电元件的移动。
2. 根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述树脂板由以下构成平板部，其平行于上述盖体而配置；以及裙部，其从该平板部呈直角折弯，平行于上述方筒而配置。
3. 根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述方筒和上述盖 体中的一方由以下构成-金属板；以及绝缘性树脂膜，其覆盖在该金属板上。
4. 根据权利要求l所述的蓄电池，其特征在于，上述盖体在四角具 有从方形板的基面突出的凸部。
5. 根据权利要求4所述的蓄电池，其特征在于，上述凸部朝远离上 述蓄电元件的方向突出。
6. 根据权利要求4所述的蓄电池，其特征在于，上述盖体被安装在 方筒上，使上述基面和上述凸部不超出上述方筒的末端。
7. 根据权利要求5所述的蓄电池，其特征在于，上述树脂板具有连 接上述蓄电元件和上述凸部的通孔。
全文摘要
本发明提供了一种具有长方体形状的蓄电元件(16)和收纳该蓄电元件的密闭壳体(30)的方形蓄电池。由具有绝缘性的硬质树脂构成的树脂板(20)被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上述蓄电元件的移动。
文档编号H01M2/04GK101099257SQ20068000180
公开日2008年1月2日 申请日期2006年5月16日 优先权日2005年5月17日
发明者加藤久 , 古宇田达也, 安田范史, 户田均, 森下直, 石井将之, 金田进一 申请人:本田技研工业株式会社;东洋制罐株式会社