二次电池的制造方法以及二次电池的制作方法

二次电池的制造方法以及二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供二次电池的制造方法以及二次电池。二次电池(1)通过在电池壳体(10)内收纳电极体(20)、在自身的超声波焊接部(64BS)借助超声波焊接连接于电极板的集电箔(21s)的集电部件(64B)、以及与集电部件导通连接的压力型的电流切断机构(2)构成。电流切断机构，与集电部件为一体的第一阀芯(64A)和第二阀芯(65)由连结部(KG)连结，集电部件、第一阀芯以及第二阀芯中的至少超声波焊接部和连结部的一部分由减振性金属构成。该二次电池的制造方法具备：形成将与集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯利用连结部连结的构造体(60K)的构造体形成工序；以及随后对电极板的集电箔和集电部件的超声波焊接部进行超声波焊接的超声波焊接工序。
【专利说明】二次电池的制造方法以及二次电池
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及具备在电池壳体的内压超过工作压力的情况下切断流过自身的电流的压力型的电流切断机构的二次电池的制造方法、以及这种二次电池。
【背景技术】
[0002]近年来，锂离子电池所代表的二次电池(以下，也仅称为电池)除了用于便携电话、笔记本电脑、数字照相机等小型电子设备之外，还作为混合动力汽车、电动汽车等的驱动用电源广泛使用。特别是在用于混合动力汽车、电动汽车等车辆的电池中，由于要求高输出，因此各个电池大型化，并且将多个电池串联乃至并联使用。此外，在将二次电池用于车辆等的情况下，尤其要求高安全性。作为这种电池，例如在专利文献I中公开有具备为了提高电池的安全性而在电池壳体的内压上升时切断电流的压力型的电流切断机构的电池。
[0003]专利文献1:日本特开2008-66254号公报
[0004]然而，在这种二次电池中，当在电极板的集电箔使用铝箔、在集电部件使用铝材的情况等中，难以将该集电箔和集电部件通过电阻焊可靠地焊接，因此经常使用超声波焊接。
[0005]另一方面，压力型的电流切断机构具有形成为当电池壳体的内压上升时断裂而切断电流的构造的阀部位。因此，当使用超声波焊接将电极板的集电箔和集电部件连接时，存在因超声波振动而不仅集电部件、形成与其连接的电流切断机构的阀部位的部件也大幅振动的情况。于是，存在因超声波振动而在上述的阀部位发生断裂，电流切断机构误动作，电池制造的成品率变差的顾虑。并且，即便是针对在制造时形成阀部位的部件并未断裂的电池，也存在受到超声波振动的影响的顾虑，在切断特性偏差等产品(电池)的可靠性的方面也存在问题。此外，当像搭载于车辆的电池那样借助逆变器控制使用电池的情况下，存在因电池使用时流过的脉动电流而在电池体产生微小振动，且其朝电流切断机构传递的情况。于是，存在因该微小振动而导致电流切断机构的耐久性恶化的顾虑。

【发明内容】

[0006]本发明就是鉴于上述现状而完成的，其目的在于，在具备电流切断机构的二次电池中，提供一种能够防止因制造时的超声波焊接所产生的超声波振动导致电流切断机构误动作、成品率高的二次电池的制造方法，以及电流切断机构具有高可靠性的二次电池。
[0007]用于解决上述课题的本发明的一个方式涉及一种二次电池的制造方法，上述二次电池在电池壳体内气密地收纳有:电极体,该电极体具有包含集电箔的电极板；集电部件，该集电部件在自身的超声波焊接部借助超声波焊接连接于上述电极板的上述集电箔；以及压力型的电流切断机构，该电流切断机构与上述集电部件导通连接，上述电流切断机构形成为如下的结构:与上述集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯由连结部连结，通过上述电池壳体的内压上升，上述第一阀芯以及上述第二阀芯中的至少任一个朝相互的结合断裂的方向移动；在上述集电部件、上述第一阀芯以及上述第二阀芯中，至少上述超声波焊接部与上述连结部之间的一部分由减振性金属构成，其中，在上述二次电池的制造方法中具备以下工序:构造体形成工序，在该构造体形成工序中，形成将与上述集电部件为一体的上述第一阀芯和上述第二阀芯利用上述连结部连结而成的构造体；以及超声波焊接工序，该超声波焊接工序在上述构造体形成工序之后，对上述电极板的上述集电箔和上述集电部件的上述超声波焊接部进行超声波焊接。
[0008]该制造方法所涉及的二次电池具备形成为通过电池壳体的内压上升而借助连结部连结的第一阀芯和第二阀芯中的至少任一个朝相互的结合断裂的方向移动的结构的压力型的电流切断机构。进而，在该电池的制造方法中，在形成将与集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯利用连结部连结而成的构造体之后，将电极板的集电箔和集电部件利用超声波焊接连接。于是，在对电极板的集电箔和集电部件进行超声波焊接时，存在因超声波振动而第一阀芯和第二阀芯的结合(连结部或者断裂预定部)断裂的顾虑。
[0009]然而，在该电池的制造方法中，将集电部件、第一阀芯以及第二阀芯中的、至少超声波焊接部与连结部之间的一部分由减振性金属构成。因此，即便对电极板的集电箔和集电部件进行超声波焊接，从超声波焊接部朝连结部前进的超声波振动由至少存在于该区间的减振性金属吸收，因此能够抑制因所传导的超声波振动导致在连结部或者断裂预定部处第一阀芯和第二阀芯之间的结合断裂的情况。因而，能够防止在超声波焊接时电流切断机构误动作的情况，能够成品率高地制造二次电池。并且，能够抑制因超声波振动而对连结部、刻印部等断裂预定部的影响，形成为电流切断机构的特性偏差少的可靠性高的二次电池。
[0010]另外，在该二次电池中，只要集电部件、第一阀芯以及第二阀芯中的至少超声波焊接部和连结部之间的一部分由减振性金属构成，但更优选集电部件、第一阀芯以及第二阀芯三者由相同的减振性金属构成。并且，也可以将第一阀芯和集电部件利用减振性金属的一体材料形成。
[0011]另外，作为减振性金属，能够举出铁-铝合金、以锰为基体且添加了铜/镍/铁的M2052减振合金、铸铁、镁合金、铁素体系不修改、镍-钛合金等。
[0012]并且，作为连结部，能够举出将第一阀芯和第二阀芯利用焊接等连接方法结合的部位。并且，断裂预定部是指设置于第一阀芯或者第二阀芯，且构成为借助内压的上升而断裂，从而解除第一阀芯与第二阀芯之间的结合的部位。例如能够举出上述的连结部、形成于第一阀芯或者第二阀芯的刻印部、薄壁部等形成得比其他部位脆弱的部位等。
[0013]此外，二次电池的制造方法也可以形成为，在上述的二次电池的制造方法中，上述集电箔、上述集电部件、上述第一阀芯以及上述第二阀芯均由含有相同的金属元素的金属材料形成，上述减振性金属是上述金属元素和与之不同的其他种类金属元素的合金。
[0014]在该电池的制造方法中，集电箔、集电部件、第一阀芯、以及第二阀芯由含有相同的金属元素的金属材料形成。除此之外，减振性金属使用该相同的金属和与之不同的其他种类金属元素的合金。由此，能够容易地进行集电箔和集电部件的超声波焊接部之间的超声波焊接。并且，第一阀芯和第二阀芯相互的连结(连结部的结构)也可以借助包含相同金属元素的金属材料彼此高地进行。因此，能够得到超声波焊接、连结部的形成可靠性高的二次电池。
[0015]此外，二次电池的制造方法也可以形成为，在上述的二次电池的制造方法中，上述第一阀芯以及上述第二阀芯由相同的上述减振性金属形成，上述构造体形成工序包含焊接工序，在该焊接工序中，将上述第一阀芯和上述第二阀芯通过焊接结合而构成上述连结部。
[0016]该电池的制造方法的构造体形成工序包含对由相同的减振性金属形成的第一阀芯以及第二阀芯进行焊接的工序。这样，由于在相同材料之间进行焊接，因此能够使焊接的可靠性高。并且，在超声波焊接时，不仅能够在第一阀芯吸收超声波振动，而且在从第一阀芯通过连结部进一步朝第二阀芯传导的路径中也能够吸收超声波振动。因而，能够将第一阀芯和第二阀芯利用连结部可靠地结合，并且，能够进一步抑制因超声波焊接时的振动导致电流切断机构的第一阀芯和第二阀芯的连结部或者断裂预定部断裂的情况，能够成品率更高地制造二次电池。并且，能够进一步抑制因超声波振动而对连结部、刻印部等断裂预定部的影响，能够形成为电流切断机构的可靠性更高的二次电池。
[0017]此外，二次电池的制造方法也可以形成为，在上述任一项所记载的二次电池的制造方法中，上述第一阀芯以及上述集电部件由上述减振性金属的一体材料形成。
[0018]在该电池的制造方法中，使用由减振性金属的一体材料形成的第一阀芯以及集电部件。由此，无需将第一阀芯和集电部件借助焊接等结合，能够实现成本降低。除此之外，不仅能够在第一阀芯吸收超声波振动，而且能够在集电部件也吸收超声波振动。因而，能够更可靠地抑制因超声波焊接时的振动而导致在连结部或者断裂预定部处电流切断机构的第一阀芯和第二阀芯的结合断裂的情况，能够成品率更高地制造二次电池。并且，能够进一步抑制因超声波振动对连结部、断裂预定部造成的影响，能够形成为电流切断机构的可靠性更高的二次电池。
[0019]用于解决上述课题的本发明的其他方式涉及一种二次电池，其中，上述二次电池在电池壳体内气密地收纳有:电极体,该电极体具有包含集电箔的电极板；集电部件,该集电部件在自身的超声波焊接部借助超声波焊接连接于上述电极板的上述集电箔；以及压力型的电流切断机构，该电流切断机构与上述集电部件导通连接，上述电流切断机构形成为如下的结构:与上述集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯由连结部连结，通过上述电池壳体的内压上升，上述第一阀芯以及上述第二阀芯中的至少任一个朝相互的结合断裂的方向移动；在上述集电部件、上述第一阀芯以及上述第二阀芯中，至少上述超声波焊接部与上述连结部之间的一部分由减振性金属构成。
[0020]该电池在利用减振性金属构成集电部件、第一阀芯以及第二阀芯中的至少超声波焊接部与连结部之间的一部分的基础上，将电极板的集电箔和集电部件利用超声波焊接连接。因此，在电极板的集电箔和集电部件之间的超声波焊接时，从超声波焊接部朝连结部传导的超声波振动至少在该区间被吸收。因而，不仅能够抑制超声波焊接时在连结部或者断裂预定部处第一阀芯和第二阀芯之间的结合断裂的情况，而且能够抑制因超声波振动对连结部、断裂预定部造成的影响，能够形成为电流切断机构的特性偏差少的可靠性高的二次电池。
[0021]然而，当将电池借助逆变器控制使用的情况下，存在因流过电池的脉动电流而导致在电极体产生微小振动的情况。然而，在该电池中，因脉动电流而导致的微小振动也能够至少在超声波焊接部与连结部之间被吸收。由此，也能够抑制因该微小振动而对电流切断机构的耐久性造成的影响。因而，从该点出发也能够形成为电流切断机构具有高可靠性的二次电池。
[0022]此外，二次电池也可以形成为，在上述的二次电池中，上述集电箔、上述集电部件、上述第一阀芯以及上述第二阀芯均由含有相同的金属元素的金属材料形成，上述减振性金属是上述金属元素和与之不同的其他种类金属元素的合金。
[0023]该电池的集电箔、集电部件、第一阀芯、以及第二阀芯由含有相同的金属元素的金属材料形成。除此之外，减振性金属使用该相同的金属和与之不同的其他种类金属元素的合金。由此，集电箔和集电部件的超声波焊接部之间的超声波焊接、第一阀芯和第二阀芯相互的连结(连结部的结构)也可以借助包含相同金属元素的金属材料彼此高地进行，可靠性高。因此，能够得到超声波焊接、连结部的形成可靠性高的二次电池。
[0024]此外，二次电池也可以形成为，在上述的二次电池中，上述第一阀芯以及上述第二阀芯由相同的上述减振性金属形成，通过焊接结合而构成上述连结部。
[0025]该电池的第一阀芯和第二阀芯由相同的减振性金属形成，并将二者通过焊接结合而构成连结部。这样，由于焊接在相同材料之间进行，因此焊接的可靠性高。此外，即便电池使用时产生因脉动电流等导致的微小振动，不仅能够在第一阀芯吸收该微小振动，而且在朝第二阀芯传导的路径中也能够吸收。因此，能够形成为电流切断机构具有更高的可靠性的二次电池。
[0026]此外，二次电池也可以形成为，在上述任一项所记载的二次电池中，上述第一阀芯以及上述集电部件由上述减振性金属的一体材料形成。
[0027]该电池的第一阀芯以及集电部件由减振性金属的一体材料构成。因此，即便电池使用时产生因脉动电流等导致的微小振动，不仅能够在第一阀芯吸收该微小振动，而且在集电部件也能够吸收。因此，能够形成为电流切断机构具有更高的可靠性的二次电池。
[0028]此外，二次电池也可以形成为，在上述的二次电池中，上述集电箔是铝箔，上述减振性金属是减振性铁-铝合金。
[0029]该电池作为形成第一阀芯和集电部件的一体材料的减振性金属使用减振性铁-铝合金。该减振性铁-铝合金能够与铝高地进行超声波焊接。因此，能够将该由减振性铁-铝合金形成的集电部件适当地超声波焊接于形成集电箔的铝箔。这样，该电池形成为集电部件使用减振性金属，且将其与集电箔高地超声波焊接的二次电池。
[0030]此外，二次电池也可以形成为，在上述的二次电池中，上述减振性铁-铝合金含有6?10重量％的铝，其余部分由铁和不可避免的杂质构成。
[0031]在铁-铝合金中，含有6?10重量％的铝、其余部分由铁盒不可避免的杂质构成的合金作为减振性合金具有特别高的减振性。因而，形成为电流切断机构具有更高的可靠性的二次电池。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1是实施方式I所涉及的锂离子二次电池的立体图。
[0033]图2是示出实施方式I所涉及的负极端子的结构的分解立体图。
[0034]图3是示出包含实施方式I所涉及的电流切断机构的正极端子的结构的立体图。
[0035]图4是示出包含实施方式I所涉及的电流切断机构的正极端子的结构的分解立体图。
[0036]图5是实施方式I所涉及的、图3的A-A截面处的电流切断机构的纵剖视图。
[0037]图6是示出实施方式2所涉及的混合动力汽车的说明图。【具体实施方式】
[0038](实施方式I)
[0039]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1中示出本实施方式I所涉及的锂离子二次电池1(以下也仅称为电池I)的立体图。首先，对电池I的结构的概要进行说明。另外，以下，以各图中的上方作为电池I的上侧UW(上方UW)、以下方作为电池I的下侧DW(下方DW)进行说明。该电池I具有:具有正极板21以及负极板22的电极体20 ;非水系的电解液30 ;气密地收纳上述电极体20以及电解液30而成的方型的电池壳体10 ;与正极板21连接并延伸至电池壳体10外的正极端子60 ；以及与负极板22连接并延伸至电池壳体10外的负极端子70。
[0040]其中，电池壳体10具有包含开口的壳体主体部件11以及封口盖12。其中，封口盖12呈矩形板状，堵塞壳体主体部件I的开口，且被焊接于该壳体主体部件11。并且，在封口盖12设置有用于注入电解液30的注液孔12H，此外，正极端子60的一部分即正极外部端子61以及负极端子70的一部分即负极外部端子71分别固定设置于电池壳体10外。其中，正极外部端子61由螺栓62以及正极外部端子部件63构成，且隔着由树脂形成的外部密封垫80固定设置于封口盖12，正极外部端子部件63由弯曲成曲柄状(Z字状)的铝板形成。并且，负极外部端子71由螺栓72以及负极外部端子73构成，且隔着由树脂形成的外部密封垫90固定设置于封口盖12，负极外部端子部件73由弯曲成曲柄状(Z字状)的铜板形成。
[0041]电极体20被收纳在将绝缘薄膜形成为袋状而成的绝缘薄膜包围体(未图示)内，且以横倒的状态被收纳在电池壳体10内。该电极体20通过将带状的正极板21和带状的负极板22隔着带状的隔膜(未图示)相互重叠并卷绕，且压缩成扁平状而形成。
[0042]其中，正极板21作为芯材具有由带状的铝箔形成的正极集电箔21s。在该正极集电箔21s，在其两面呈带状地设置有由正极活性物质、导电剂以及粘接剂形成的正极活性物质层(未图示)，且其一方边形成为不存在该正极活性物质层的正极引线部21f。S卩，正极引线部21f是正极板21中的铝箔的正极集电箔21s露出的部位。
[0043]并且，负极板22作为芯材具有由带状的铜箔形成的负极集电箔22s。在该负极集电箔22s，在其两面呈带状地设置有由负极活性物质、粘接剂以及增稠剂形成的负极活性物质层(未图示)，且其一方边形成为不存在该负极活性物质层的负极引线部22f。S卩，负极引线部22f是负极板22中的铜箔的负极集电箔22s露出的部位。
[0044]在电极体20中的正极板21的正极引线部21f (正极集电箔21s)连接有正极端子60 (参照图1、图3、图4)。该正极端子60除了具有配置在电池壳体10外的上述的正极外部端子61之外，由位于电池壳体10内的电流切断机构2、以及正极集电部件64B形成。另外，正极集电部件64B是后述的正极内部导通部件64的一部分，该正极内部导通部件64由减振性铁-铝合金形成。进而，正极集电部件64B弯曲成曲柄状，且与正极板21的正极引线部21f (正极集电箔21s)被超声波焊接。
[0045]并且，电流切断机构2是压力型的安全机构，配置在电池壳体10内，且夹设在正极集电部件64B与正极外部端子61 (正极外部端子部件63)之间，对二者之间进行导通，且当电池壳体10的内压Pi超过工作压力Pf的情况下切断流过自身的电池的充放电电流Id。
[0046]另一方面，在负极板22的负极引线部22f (负极集电箔22s)连接有负极端子70(参照图1、图2)。该负极端子70除了具有配置在电池壳体10外的上述的负极外部端子71之外，由位于电池壳体10内的负极集电部件74B形成。另外，负极集电部件74B是后述的负极内部导通部件74的一部分，该负极内部导通部件74由铜形成。进而,负极集电部件74B弯曲成曲柄状，且与负极板22的负极引线部22f (负极集电箔22s)被电阻焊接。
[0047]接着，对正极端子60的构造更详细地进行说明(参照图1、图3、图4、图5)。电池壳体10的封口盖12具有正极贯通孔12C，在该正极贯通孔12C，如上所述，隔着外部密封垫80固定设置有由螺栓62以及正极外部端子部件63构成的正极外部端子61。
[0048]其中，外部密封垫80形成为大致L字状，具有形成六棱柱状的凹部的螺栓保持孔80H和贯通孔80C。并且，正极外部端子部件63具有两个贯通孔63B、63C。进而，螺栓62的六棱柱状的头部62A嵌插于外部密封垫80的螺栓保持孔80H，且螺纹部62B插通于正极外部端子部件63的一方的贯通孔63B。并且，正极外部端子部件63的另一方的贯通孔63C与外部密封垫80的贯通孔80C —起与封口盖12的正极贯通孔12C同轴地被定位。
[0049]另一方面，在正极贯通孔12C的图中下侧DW的电池壳体10内配置有电流切断机构2。该电流切断机构2由圆环板状的密封橡胶81、由树脂形成的第一内部密封垫82、密封栓67、空间形成部件66、板状的第二阀芯65、由树脂形成的第二内部密封垫83、以及正极内部导通部件64构成。另外，正极内部导通部件64由第一阀芯64A以及正极集电部件64B形成。
[0050]其中，空间形成部件66由铝形成，由在图中下侧DW具有开口 66H的有底四方筒状的空间形成部66B、和从该空间形成部66B的图中上侧UW的底部66BT朝上方UW延伸的圆筒状的铆接部66A形成。并且，铆接部66A内形成为筒孔66C，一直贯通至空间形成部66B内。另外，该筒孔66C如后所述被由铝形成的密封栓67封堵。
[0051]并且，由树脂形成的第一内部密封垫82形成为在图中下侧DW具有开口 82H的有底四方筒状。在其图中上侧UW的底部82T的中央具有直径比密封橡胶81的外径大的圆孔82C，能够将密封橡胶81收纳在该圆孔82C内。进而，形成为能够通过图中下侧DW的开口82H外嵌于空间形成部件66的空间形成部66B。此外，在第一内部密封垫82的侧面的对置的两个面分别各设置有三个用于与第二内部密封垫83嵌合的凸状的嵌合凸部82D。
[0052]另一方面，第二密封垫83具有图中下侧DW的俯视矩形状的主体部83A和从该主体部83A的两个侧缘分别朝图中上侧UW立起的侧壁83B。其中，在主体部83A具有构成能够插入后述的第一阀芯64A的矩形状的空间的贯通的保持槽83C。此外，在该主体部83A的俯视观察的中央部分，隔着保持槽83C在图中上侧UW以及下侧DW分别贯通形成有圆孔83E、83F(参照图5)。在两个侧壁83B分别各设置有三处贯通侧壁83B的嵌合孔83D。进而，通过使该嵌合孔83D与第一内部密封垫82的嵌合凸部83D嵌合，第二内部密封垫83能够卡止于第一内部密封垫82。
[0053]进而，第一内部密封垫82外嵌于空间形成部件66的空间形成部66B，并且，空间形成部件66的铆接部66A隔着第一内部密封垫82以及被收纳于该第一内部密封垫82的密封橡胶81插通于封口盖12的正极贯通孔12C、外部密封垫80的贯通孔80C以及正极外部端子部件63的贯通孔63C。此外，铆接部66A的前端部分66AS在被扩径并被凿紧于正极外部端子部件63之后被激光焊接。由此，空间形成部件66被固定设置于封口盖12。
[0054]空间形成部件66的空间形成部66B中的开口 66H的开口端66HE通过激光焊接由第二阀芯65气密地密封，利用空间形成部件66和第二阀芯65形成内部空间C。该内部空间C为真空，空间形成部件66的铆接部66A的筒孔66C由密封栓67封堵。此外，该密封栓67被激光焊接于铆接部66A的前端部分66AS。第二阀芯65呈大致矩形板状，且由Fe_8wt %Al的减振性铁-铝合金形成。
[0055]该第二阀芯65在其中央具有朝图中下方突出的凸部65A，后述的正极内部导通部件64的第一阀芯64A借助焊接连结于该凸部65A。并且，在空间形成部件66以及第二阀芯65中的空间形成部件66如上所述从图中上侧外嵌有第一内部密封垫82。进一步在此从图中下侧DW外嵌有第二内部密封垫83，在第一内部密封垫82的嵌合凸部82D嵌合有第二内部密封垫83的嵌合孔83D。由此，利用第一内部密封垫83以及第二内部密封垫83夹持空间形成部件66以及第二阀芯65，并且，第二内部密封垫83由第一内部密封垫82悬吊保持。
[0056]正极内部导通部件64 —体地具有位于图中上侧UW的矩形板状的第一阀芯64A，和从该第一阀芯64A的一边缘64AE弯曲成曲柄状并朝图中下方DW延伸的正极集电部件64B。另外，该正极内部导通部件64B也由Fe-8wt% Al的减振性铁-铝合金的一体材料形成。因而，该正极内部导通部件64和第二阀芯67由相同的减振性铁-铝合金构成。该减振性铁-铝合金具有特别高的减振性，并且能够与铝高地超声波焊接。
[0057]正极内部导通部件64的第一阀芯64A插入于第二内部密封垫83的保持槽83C，从而由第二内部密封垫83悬吊保持。并且，第一阀芯64A的圆形状的中央部64C的厚度比周围薄，并且通过激光焊接连结于第二阀芯65的凸部65A而形成为连结部KG。除此之外，在第一阀芯64A的中央部64C的周缘呈圆环状地设置有预定以下述方式断裂的断裂预定部即V槽状的刻印部64K。
[0058]由空间形成部件66和第二阀芯65形成的内部空间C为真空，在空间形成部件66的铆接部66A的筒孔66C被密封栓67封堵后，密封栓67被激光焊接于铆接部66A的前端部分66AS。因此，当电池壳体10的内压Pi上升时，第二阀芯65呈凹状地变形，凸部65A朝图中上方UW移动。进而，当内压Pi超过工作压力Pf时，第一阀芯64A的刻印部64K断裂，第一阀芯64A与第二阀芯65的结合被解除。这样，以第一阀芯64A、第二阀芯65以及空间形成部件66作为主要的构成部件来构成压力型的电流切断机构2。并且，正极外部端子61、电流切断机构2以及正极内部导通部件64固定设置于封口盖12，它们构成正极端子60。另外，正极内部导通部件64在正极集电部件64B的前端部64BS (超声波焊接部)超声波焊接于正极板21的正极引线部21f (正极集电箔21s)。
[0059]接着，对负极端子70的构造详细地进行说明(参照图1、图2)。电池壳体10的封口盖12具有负极贯通孔12D，在该负极贯通孔12D如上所述隔着外部密封垫90固定设置有由螺栓72以及负极外部端子部件73构成的负极外部端子71。
[0060]其中，大致L字状的外部密封垫90具有形成六棱柱状的凹部的螺栓保持孔90H和贯通孔90C，负极外部端子部件73具有两个贯通孔73B、73C。螺栓72中的六棱柱状的头部72A嵌插于螺栓保持孔90H，螺纹部72B插通于负极外部端子部件73的贯通孔73B。并且，贯通孔73C与外部密封垫90的贯通孔90C —起与封口盖12的负极贯通孔12D同轴地被定位。
[0061]另一方面，在负极贯通孔12D的图中下侧DW的电池壳体10内配置有圆环板状的密封橡胶91、由树脂形成的内部密封垫92以及负极内部导通部件74。负极内部导通部件74 一体地具有:矩形板状的板状基部74C ;从该板状基部74C朝图中上方UW延伸的圆筒状的铆接部74A ；以及从板状基部74C的一边缘74CE弯曲成曲柄状、且朝图中下方DW延伸的负极集电部件74B。并且，内部密封垫92形成为矩形板状，在其中央具有直径比密封橡胶91的外径大的圆孔92C，能够将密封橡胶91收纳在该圆孔92C内。
[0062]负极内部导通部件74的板状基部74C与内部密封垫92以及被收纳于内部密封垫92的密封橡胶91抵接，且铆接部74A经由它们插通于封口盖12的负极贯通孔12D、外部密封垫90的贯通孔90C以及负极外部端子部件73的贯通孔73C。此外，铆接部74A的前端部分74AS在被扩径并被凿紧于负极外部端子部件74之后被激光焊接。由此，负极内部导通部件74固定设置于封口盖12。并且，负极外部端子71以及负极内部导通部件74固定设置于封口盖12，利用它们形成负极端子70。另外，负极内部导通部件74在负极集电部件74B的前端部74BS与负极板22的负极引线部22f)负极集电箔22s)被电阻焊接。 [0063]如上所述，该电池I的正极集电部件64B和第一阀芯64A的一体材料即正极内部导通部件64由减振性铁-铝合金构成，在此基础上，将正极板21的正极集电箔21s和正极集电部件64B利用超声波焊接连接。因此，在进行正极板21的正极集电体21s和正极集电部件64B之间的超声波焊接时，从正极集电部件64B的前端部64BS(超声波焊接部)朝连结部KG传导的超声波振动由一体材料即正极内部导通部件64吸收。因而，在超声波焊接时，不仅能够在连结部KG或者刻印部64K抑制第一阀芯64A与第二阀芯65之间的结合断裂，而且也能够抑制因超声波振动而对连结部KG或者刻印部64K造成的影响，形成为电流切断机构2的特性偏差少的可靠性高的电池I。
[0064]然而，当将电池I搭载于混合动力汽车、电动汽车而用于进行马达驱动的情况等中，有时将电池I借助逆变器控制使用。在该情况下，存在因流过电池I的脉动电流而在电极体20产生微小振动的情况。然而，在该电池I中，即便是因脉动电流而导致的微小振动也能够利用正极内部导通部件64吸收。由此，也能够抑制因该微小振动而对电流切断机构2的耐久性造成的影响。因而，从该点出发也形成为电流切断机构2具有高可靠性的电池
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[0065]此外，该电池I的第一阀芯64A和第二阀芯65为相同的减振性金属，将二者通过焊接结合而构成连结部KG。这样，焊接在相同材料之间进行，因此焊接的可靠性高。此外，即便在电池I的使用时产生因脉动电流等而导致的微小振动，不仅能够将其利用正极内部导通部件64吸收，而且也能够在朝第二阀芯65传导的路径中吸收。因此，形成为电流切断机构2具有更高的可靠性的电池I。
[0066]此外，该电池I作为形成第一阀芯64A和正极集电部件64B的一体材料即正极内部导通部件64的减振性金属使用Fe-Swt1^Al的减振性铁-铝合金。该铁-铝合金具有特别高的减振性，并且能够与铝高地超声波焊接。因此，能够将该由铁-铝合金形成的正极集电部件64B和第一阀芯64A的一体材料即正极内部导通部件64适当地超声波焊接于形成正极集电箔21s的铝箔。这样，该电池I的正极内部导通部件64使用减振性金属，形成为电流切断机构2具有更高的可靠性、并且能够将正极集电部件64和正极集电箔21s高地超声波焊接的电池I。
[0067]接着，对本实施方式I所涉及的电池I的制造方法进行说明。首先，对电极体20的形成进行说明。首先，在铝箔(正极集电箔21s)的两面，留下一方边的正极引线部21f，涂布包含由锂复合氧化物形成的正极活性物质粒子(未图示)的正极膏，然后使其干燥，并对其进行加压而形成正极板21。另一方面，在铜箔(负极集电箔22s)的两面，留下一方边的负极引线部22f，涂布包含由天然石墨形成的负极活性物质粒子(未图示)的负极膏，然后干燥、加压，形成负极板22。接着，将正极板21和负极板22隔着隔膜(未图示)卷绕，并压缩成扁平状，从而形成为电极体20。
[0068]并且，另外将由正极外部端子61、电流切断机构2以及正极内部导通部件64构成的正极端子60，和由负极外部端子71以及负极内部导通部件74构成的负极端子70分别固定设置于电池壳体10的封口盖12。
[0069]首先，对形成负极端子70的各部件的固定设置进行说明。首先，将螺栓72的头部72A嵌插于外部密封垫90的螺栓保持孔90H，并且，将螺纹部72B插通于负极外部端子部件73的一方的贯通孔73B。并且，将负极外部端子部件73的另一方的贯通孔73C与外部密封垫90的贯通孔90C—起与封口盖12的负极贯通孔12D同轴地对位。进而，将负极内部导通部件74的圆筒状的铆接部74A插通于内部密封垫92以及密封橡胶91，进一步插通于上述的封口盖12的负极贯通孔12D、外部密封垫90的贯通孔90C以及负极外部端子部件73的贯通孔73C。进一步，在将铆接部74A的前端部分74AS扩径并凿紧于负极外部端子部件74之后，进行激光焊接。由此，将形成负极端子70的各部件固定设置于封口盖12。
[0070]其次，对包含电流切断机构2的构成正极端子60的各部件的固定设置进行说明。首先，将第二阀芯65的周缘部65E通过激光焊接气密地接合于空间形成部件66的空间形成部66B中的开口 66H的开口端66HE。进一步，将第一内部密封垫82从图中上侧UW外嵌于焊接后的空间形成部件66以及第二阀芯65中的空间形成部件66。进一步，将第二内部密封垫83从图中下侧DW外嵌于此,利用第一内部密封垫82和第二内部密封垫83夹持空间形成部件66以及第二阀芯65，并使第二内部密封垫83的嵌合孔83D与第一内部密封垫82的嵌合凸部82D嵌合。
[0071]此外，将正极内部导通部件64的第一阀芯64A插入于第二内部密封垫83的保持槽83C，使第一阀芯64A的中央部64C与第二阀芯65的凸部65A抵接，并通过激光焊接(焊接工序)使其连结而形成连结部KG。由此，形成除了具有正极集电部件64B和第一阀芯64A为一体的正极内部导通部件64、第二阀芯65之外，还具有空间形成部件66、第一内部密封垫82以及第二内部密封垫83的构造体60K (构造体形成工序)。
[0072]其次，将螺栓62的头部62A嵌插于外部密封垫80的螺栓保持孔80H，并且，将螺纹部62B插通于正极外部端子部件63的一方的贯通孔63B。并且，将整机外部端子63的另一方的贯通孔63C与外部密封垫80的贯通孔80C —起与封口盖12的正极贯通孔12C同轴地对位。进而，将构造体60K中的空间形成部件66的铆接部66A插通于密封橡胶81，并进一步插通于封口盖12的正极贯通孔12C、外部密封垫80的贯通孔80C以及正极外部端子部件63的贯通孔63C。此外，在将铆接部66A的前端部分66AS扩径并凿紧后，对正极外部端子部件63和铆接部66A的前端部分66AS进行激光焊接。
[0073]在使构造体60K中的由空间形成部件66和第二阀芯65形成的内部空间C为真空之后，利用密封栓67封堵空间形成部件66的铆接部66A的筒孔66C。此外，利用激光焊接将密封栓67与铆接部66A的前端部分66AS结合。这样，构成正极端子60的各部件固定设置于封口盖12。[0074]接着，将与封口盖12为一体的正极内部导通部件64的正极集电部件64B、以及负极内部导通部件74的负极集电部件74B、电极体20连接。具体而言，将由铜形成的负极集电部件74B电阻焊接于负极板22的负极引线部22f (负极集电箔22s)。另一方面，将正极集电部件64B超声波焊接于正极板21的正极引线部21f (正极集电箔21s)。此处，形成正极集电部件64B以及第一阀芯64A的正极内部导通部件64和第二阀芯65如上所述均由以Fe-Swt% Al形成的减振性铁-铝合金构成。因此，超声波焊接时的超声波振动除了由正极内部导通部件64B、第一阀芯64A吸收之外，还由第二阀芯65吸收。由此，能够防止因超声波振动而导致第一阀芯64A和第二阀芯65的连结部KG或者刻印部64K断裂。
[0075]接着，将电极体20收纳于壳体主体部件11内，利用封口盖12封闭壳体主体部件11，并将封口盖12激光焊接于壳体主体部件11。然后，从封口盖12的注液孔12H注入电解液30，并在注入后密封注液孔12H。接着，进行该电池I的初始充放电。这样，完成电池I。
[0076]如上所述，正极集电部件64B、第一阀芯64A以及第二阀芯65中的至少正极集电部件64B的前端部64BS(超声波焊接部)和连接部KG之间的一部分(在本实施方式I中为正极集电部件64B和第一阀芯64A的一体材料即正极内部导通部件64以及第二阀芯65)由减振性金属(减振性铁-铝合金)构成。因此，即便对正极板21的正极集电箔21s和正极集电部件64B进行超声波焊接，从正极集电部件64B的前端部64BS朝连结部KG前进的超声波振动至少在该区间(在本实施方式I中为正极内部导通部件64)被吸收，因此能够防止因传递来的超声波振动导致连结部KG或者刻印部64K处第一阀芯64A与第二阀芯65的结合断裂。因而，能够防止超声波焊接时电流切断机构2误动作，能够成品率高地制造电池I。并且，能够抑制因超声波振动而对连结部KG或者刻印部64K造成的影响，能够形成为电流切断机构2的特性偏差少的可靠性高的电池I。
[0077]除此之外，在该电池I的制造方法中，正极板21的正极集电箔21s使用铝箔，正极集电部件64B和第一阀芯64A的一体材料即正极内部导通部件64以及第二阀芯65使用减振性铁-铝合金，它们全都含有相同的金属元素即铝。由此，能够高地进行正极集电箔21s与正极集电部件64B的前端部64BS的超声波焊接、第一阀芯64A与第二阀芯65的连结部KG的激光焊接，能够得到在这些方面的可靠性高的电池I。
[0078]此外，该电池I的制造方法的构造体形成工序包括对由相同的减振性铁-铝合金形成的正极内部导通部件64的第一阀芯64A以及第二阀芯65进行焊接的工序。此处，由于在相同材料之间进行焊接，因此能够使焊接的可靠性高。并且，在超声波焊接时，不仅能够利用第一阀芯64A(正极内部导通部件64)吸收超声波振动，而且在从第一阀芯64A(正极内部导通部件64)通过连结部KG进一步朝第二阀芯65传导的路径中也能够吸收超声波振动。因而，能够将第一阀芯64A和第二阀芯65在连结部KG可靠地结合，并且能够进一步抑制因超声波焊接时的超声波振动而导致电流切断机构2的第一阀芯64A和第二阀芯65的连结部KG或者刻印部64K断裂的情况，能够成品率更高地制造电池I。并且，能够进一步抑制因超声波振动而对连结部KG或者刻印部64K造成的影响，能够形成为电流切断机构2的可靠性更高的电池I。
[0079]此外，在该电池I的制造方法中，使用由减振性金属的一体材料形成的第一阀芯64A以及正极集电部件64B(正极内部导通部件64)。由此，无需将第一阀芯64A和正极集电部件64B通过焊接等结合，能够实现成本降低。除此之外，不仅能够利用第一阀芯64A吸收超声波振动，而且在正极集电部件64B也能够吸收超声波振动。因而，能够更可靠地抑制因超声波焊接时的超声波振动而在连结部KG或者刻印部64K电流切断机构2的第一阀芯64A和第二阀芯65的结合断裂的情况，能够成品率更高地制造电池I。并且，能够进一步抑制因超声波振动而对连结部KG或者刻印部64K造成的影响，能够形成为电流切断机构2的可靠性更高的电池I。
[0080](实施方式2)
[0081]接着，对第二实施方式进行说明。本实施方式2所涉及的混合动力汽车(车辆)700(以下也仅称为汽车700)搭载有实施方式I所涉及的电池I，并将蓄积于该电池I的电能作为驱动源的驱动能量的全部或者一部分使用(参照图6)。
[0082]该汽车700是搭载有组合多个电池I而成的电池组710，并一并使用发动机740、前置马达720以及后置马达2730进行驱动的混合动力汽车。具体地说，该汽车700在其车身790搭载有发动机740、前置马达720以及后置马达730、电池组710 (电池I)、缆线750、逆变器760。进而，该汽车700构成为能够使用蓄积于电池组710 (电池I)的电能驱动前置马达720以及后置马达730。
[0083]在该汽车700中，在前置马达720以及后置马达730的驱动时，将电池组710 (电池I)通过基于逆变器760的逆变器控制使用。因此，有时会在该电池I产生因脉动电流而导致的微小振动。然而，如上所述，在该电池I中，能够利用正极内部导通部件64吸收因脉动电流而导致的微小振动。因而，该电池I能够抑制因微小振动而对电流切断机构2的耐久性造成的影响，具有高可靠性，因此能够提高搭载有该电池I的汽车700的可靠性。
[0084]以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但是，本发明并不限定于上述的实施方式I以及2，当然能够在不脱离其主旨的范围适当变更而应用。
[0085]例如，在实施方式I中，作为减振性金属使用了减振性铁-铝合金，但也可以使用其他的减振性金属例如M2052减振合金、镍-钛合金等。并且，在实施方式I中，将正极集电部件64B以及第一阀芯64A形成为一体材料(正极内部导通部件64)，且与第二阀芯67一并使用相同的减振性铁-铝合金，但只要正极集电部件64B、第一阀芯64A以及第二阀芯67中的至少第一阀芯64A由减振性金属构成即可。并且，在实施方式I中，将电流切断机构2设置于正极端子60内，但也可以设置于负极端子70内。
[0086]并且，在实施方式I中，将电池I的形状形成为方型，但在圆筒形的电池中也能够以同样的方式构成，电池形状并无限定。并且，在实施方式I中，使用了将正极板21和负极板22隔着隔膜相互重叠并卷绕而成的电极体20，但电极体的形态并不限于此。例如，也可以形成为将多个正极板以及负极板隔着隔膜交替层叠而成的层叠型。
[0087]并且，在实施方式2中，作为搭载有本发明所涉及的电池I的车辆举例示出了混合动力汽车700，但是并不限于此。作为搭载有本发明所涉及的电池的车辆，例如能够举出电动汽车、插电式混合动力汽车、混合动力铁道车辆、叉车、电动轮椅、电动助力自行车、电动摩托车等。
[0088]附图标记说明:
[0089] 1:锂离子二次电池(二次电池、电池)；2、电流切断机构；10:电池壳体；11:壳体主体部件；12:封口盖；20:电极体；21:正极板(电极板)；22:负极板；21s:正极集电箔(集电箔)；22s:负极集电箔；60:正极端子；60K:构造体；64:正极内部导通部件；64Α --第一阀芯；64B:正极集电部件(集电部件)；64BS:(正极集电部件的)前端部(超声波焊接部)；65:第二阀芯；67:密封栓；KG:连结部；70:负极端子；71:负极外部端子；74:负极内部导通部件；700:混合动力汽车(车辆)；710:电池组。
【权利要求】
1.一种二次电池的制造方法， 所述二次电池在电池壳体内气密地收纳有: 电极体，该电极体具有包含集电箔的电极板； 集电部件，该集电部件 在自身的超声波焊接部借助超声波焊接连接于所述电极板的所述集电箔；以及 压力型的电流切断机构，该电流切断机构与所述集电部件导通连接， 所述电流切断机构形成为如下的结构: 与所述集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯由连结部连结， 通过所述电池壳体的内压上升，所述第一阀芯以及所述第二阀芯中的至少任一个朝相互的结合断裂的方向移动； 在所述集电部件、所述第一阀芯以及所述第二阀芯中，至少所述超声波焊接部与所述连结部之间的一部分由减振性金属构成， 其中， 在所述二次电池的制造方法中具备以下工序: 构造体形成工序，在该构造体形成工序中，形成将与所述集电部件为一体的所述第一阀芯和所述第二阀芯利用所述连结部连结而成的构造体；以及 超声波焊接工序，该超声波焊接工序在所述构造体形成工序之后，对所述电极板的所述集电箔和所述集电部件的所述超声波焊接部进行超声波焊接。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中， 所述集电箔、所述集电部件、所述第一阀芯以及所述第二阀芯均由含有相同的金属元素的金属材料形成， 所述减振性金属是所述金属元素和与之不同的其他种类金属元素的合金。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法，其中， 所述第一阀芯以及所述第二阀芯由相同的所述减振性金属形成， 所述构造体形成工序包含焊接工序，在该焊接工序中，将所述第一阀芯和所述第二阀芯通过焊接结合而构成所述连结部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的二次电池的制造方法，其中， 所述第一阀芯以及所述集电部件由所述减振性金属的一体材料形成。
5.一种二次电池,其中， 所述二次电池在电池壳体内气密地收纳有: 电极体，该电极体具有包含集电箔的电极板； 集电部件，该集电部件在自身的超声波焊接部借助超声波焊接连接于所述电极板的所述集电箔；以及 压力型的电流切断机构，该电流切断机构与所述集电部件导通连接， 所述电流切断机构形成为如下的结构: 与所述集电部件为一体的第一阀芯和第二阀芯由连结部连结， 通过所述电池壳体的内压上升，所述第一阀芯以及所述第二阀芯中的至少任一个朝相互的结合断裂的方向移动； 在所述集电部件、所述第一阀芯以及所述第二阀芯中，至少所述超声波焊接部与所述连结部之间的一部分由减振性金属构成。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中， 所述集电箔、所述集电部件、所述第一阀芯以及所述第二阀芯均由含有相同的金属元素的金属材料形成， 所述减振性金属是所述金属元素和与之不同的其他种类金属元素的合金。
7.根据权利要求5或6所述的二次电池，其中， 所述第一阀芯以及所述第二阀芯由相同的所述减振性金属形成，通过焊接结合而构成所述连结部。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的二次电池，其中， 所述第一阀芯以及所述集电部件由所述减振性金属的一体材料形成。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中， 所述集电箔是铝箔， 所述减振性金属是减振性铁-铝合金。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中， 所述减振性铁-铝合金含有6~10重量％的铝，其余部分由铁和不可避免的杂质构成。
【文档编号】H01M2/26GK103959512SQ201180075050
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2011年11月23日 优先权日:2011年11月23日
【发明者】高木优 申请人:丰田自动车株式会社