密闭型电池的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种密闭型电池的制造方法，所述密闭型电池包括发电元件（20）、收纳部件（31）、盖部件（32）、集电端子部件（45）和第一绝缘部件（51）。该制造方法包括用所述盖部件（32）的突出部（32a）压缩所述第一绝缘部件（51）。所述制造方法包括测量所述盖部件（32）的位置和由所述盖部件（32）施加的压缩载荷，以及当所述压缩载荷相对于所述盖部件（32）的位置而变化的斜率达到预定值（i）时停止压缩。
【专利说明】密闭型电池的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密闭型电池的制造方法，更特别地涉及用于制造密闭型电池的端子结构的技术。
【背景技术】
[0002]在密闭型电池中，密闭型电池的发电元件收纳在密闭型电池的外壳罩中。在壳罩的内部，在正极端子侧和负极端子侧都配置有贯穿壳罩并突出到外部的集电端子部件。集电端子部件的一端与壳罩内部的发电元件电连接。集电端子部件的另一端与壳罩外部的外部端子部件电连接。因而，用于在电池的内部和外部之间传送电力的技术是已知的。
[0003]有时使用板状连接部件将集电端子部件的另一端与壳罩外部的外部端子部件电连接。涉及通过将集电端子部件的另一端铆压在形成于连接部件中的插孔上而将集电端子部件的另一端与连接部件连接的技术是已知的(例如，参见日本专利申请公报N0.2010-282848 (JP2010-282848A))。
[0004]在JP2010-282848A中，通过将绝缘部件介设在构成壳罩的盖部件和集电端子部件之间而使盖部件与集电端子部件电绝缘。在一些情况下，绝缘部件被形成在盖部件上的突出部压缩，以赋予绝缘部件密封性能。
[0005]图7是示出盖部件在压缩方向上的位置和由盖部件施加的压缩载荷之间的关系的F-S曲线的视图。当诸如盖部件的突出部的大小或绝缘部件的厚度等的尺寸存在变化时，F-S曲线出现差异，如由曲线A和B所示。在这种情况下，如果基于压缩载荷的大小(例如图7中的载荷Fl)来停止绝缘部件的压缩，则盖部件的位置(B卩，压缩尺寸)将发生变化(图7中的宽度X)，这可能导致绝缘部件的密封性能上的差异。
【发明内容】
[0006]由此，本发明提供了一种密闭型电池的制造方法，其中即使诸如盖部件的突出部的大小或绝缘部件的厚度等的尺寸存在变化也能够使绝缘部件的密封性能恒定不变。
[0007]本发明的一个方面涉及一种密闭型电池的制造方法，所述密闭型电池包括:发电元件；收纳部件，所述发电元件收纳在所述收纳部件中，并且所述收纳部件呈有底筒状；盖部件，所述盖部件封闭所述收纳部件的开口，并且具有通孔和在所述通孔周围在所述收纳部件侧突出的突出部；集电端子部件，所述集电端子部件的第一端呈柱状，插入穿过所述通孔，并延伸到所述盖部件的外部，并且所述集电端子部件的第二端在所述收纳部件的内部连接到所述发电元件；和第一绝缘部件，所述第一绝缘部件通过在所述盖部件的所述收纳部件侧介设在所述集电端子部件和所述盖部件之间而使所述盖部件与所述集电端子部件电绝缘。所述制造方法包括用所述盖部件的所述突出部压缩所述第一绝缘部件。所述制造方法包括测量所述盖部件的位置和由所述盖部件施加的压缩载荷，以及当所述压缩载荷相对于所述盖部件的位置而变化的斜率达到预定值时停止压缩。
[0008]根据该结构，在制造密闭型电池时，即使诸如盖部件的突出部的大小或绝缘部件的厚度等的尺寸存在变化，也能够使绝缘部件的密封性能恒定不变。
[0009]在上述制造方法中，所述密闭型电池还可包括设置在所述集电端子部件的所述第一端上的铆压部，和外部端子部件，所述外部端子部件在所述盖部件的与所述收纳部件侧相对的一侧连接到所述集电端子部件，并具有插孔。所述制造方法还可包括通过在所述压缩之后将所述铆压部铆压在所述插孔上而使所述第一端与所述外部端子部件结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0011]图1A是示意性地示出根据本发明的一个示例性实施例的电池的结构的正剖视图；
[0012]图1B是根据该示例性实施例的电池的俯视图；
[0013]图2是根据该示例性实施例的电池的端子部分在绝缘部件被压缩之前的放大剖视图；
[0014]图3是根据该示例性实施例的电池的端子部分在绝缘部件被压缩之后的放大剖视图；
[0015]图4是根据该示例性实施例的电池的端子部分在铆压之后的放大剖视图；
[0016]图5A是示出根据该示例性实施例的盖部件的位置和由盖部件施加的压缩载荷之间的关系的视图；
[0017]图5B是根据该示例性实施例的压缩载荷相对于盖部件的位置而变化的斜率的视图；
[0018]图6是根据该示例性实施例的电池的端子部分在垫片被压缩之后的尺寸的视图；以及
[0019]图7是当部件的尺寸存在变化时由盖部件施加的压缩载荷和盖部件的位置之间的关系的视图。
【具体实施方式】
[0020]接下来，将描述本发明的一个示例性实施例。本发明的技术范围并不限于下述示例性实施例。从说明书中的描述和附图可清楚认识到的本发明宽泛地涵盖真实意图的技术思想的全部范围。
[0021]将参照图1A、1B和2描述电池10的大体结构，电池10是根据该示例性实施例的密闭型电池。该示例性实施例的电池10是锂离子二次电池。电池10包括作为其主要构成元件的发电元件20、壳罩30、紧固部件40、集电端子部件45、第一绝缘部件(垫片)51、外部端子部件47和第二绝缘部件50。在本说明书中，设置有多个的元件等在可能的情况下将以单数描述，以便于理解本发明。壳罩30具有收纳部件31和盖部件32。发电元件20收纳在壳罩30的内部。紧固部件40从壳罩30突出到外部。集电端子部件45的一端连接到发电元件20，集电端子部件45的另一端延伸到壳罩30的外部。第一绝缘部件51是介设在集电端子部件45和壳罩30之间的树脂制的盖部件。外部端子部件47是在壳罩30的外侧(SP，与收纳部件31侧相对的一侧)连接到集电端子部件45的板部件。第二绝缘部件50是介设在外部端子部件47和壳罩30之间的树脂制的盖部件。
[0022]发电元件20是其中电极体浸溃有电解液的元件，在电极体中正极、负极和隔板被叠置或卷绕。当电池10充电或放电时，在发电元件20的内部发生化学反应，从而使电流流动(严格地说，离子在正极和负极之间经由电解液移动)。
[0023]壳罩30是具有金属收纳部件31和金属盖部件32的矩形体柱状罐。收纳部件31是呈有底筒状并且一侧开口的矩形体部件。发电元件20收纳在该收纳部件31的内部。盖部件32是具有与收纳部件31的开口侧(即，开口)对应的形状的平板矩形部件。盖部件32在封闭收纳部件31的开口的状态下与收纳部件31结合在一起。
[0024]如图2所示，在壳罩30的盖部件32中形成有集电端子部件45的第一端(S卩，在该示例性实施例中图1A中的上端)45b能够插入穿过的通孔33。通孔33是具有预定内径的孔，并且沿壳罩30 (即，盖部件32)的厚度方向贯穿壳罩30。在通孔33周围以环状形成有在收纳部件31侧(B卩，图1A中的下侧；即，壳罩30的内侧)突出的突出部32a (参见图2至4)。
[0025]注液孔34朝盖部件32的中央开口。注液孔34是具有预定内径的通孔，并沿盖部件32的厚度方向贯穿盖部件32。注液孔34用于将电解液注入已预先收纳有发电元件20的壳罩30中。在电解液注入之后，接着用密封部件61密封注液孔34。
[0026]第一绝缘部件51 (对应于权利要求中的绝缘部件)是配置在集电端子部件45的上侧并具有插入在通孔33中的筒状衬垫部51a的大体环形板状部件。第一绝缘部件51在盖部件32的收纳部件31侧介设在集电端子部件45和盖部件32之间。衬垫部51a插入在通孔33中。第一绝缘部件51通过被形成在盖部件32上的突出部32a和集电端子部件45压缩而使盖部件32与集电端子部件45电绝缘(参见图3和4)。第二绝缘部件50使壳罩30的盖部件32与外部端子部件47电绝缘。对于第二绝缘部件50和第一绝缘部件51的材料，优选使用具有良好的高温蠕变特性的材料，即，相对于电池10的热循环长期耐蠕变的材料，例如PA66或PFA。
[0027]紧固部件40是在其第一端(即，在该示例性实施例中图1A中的上端)在盖部件32的上表面上突出到外部的状态下配置在第二绝缘部件50上的柱状部件。紧固部件40的突出到电池10外部的部分(S卩，第一端的末端)刻有螺纹，从而形成螺栓。
[0028]一个集电端子部件45的第二端45a (即，该示例性实施例的图1A中的底端)连接到发电元件20的正极，另一个集电端子部件45的第二端45a连接到发电元件20的负极。第一端45b (即，在该示例性实施例中图1A中的上端)形成为柱状。第一端45b插入穿过盖部件32的通孔33并突出到盖部件32的外部(在图1A中向上)。在第一端45b上形成有如稍后将描述的铆压在外部端子部件47的插孔47a上的铆压部45c。在集电端子部件45的第二端45a和第一端45b之间平行于盖部件32形成有平板部45d。在平板部45d的上表面上在第一端45b周围形成有相对于其它部分高起地形成的平面部45e。对于集电端子部件45的材料,例如,在正极侧可使用铝,在负极侧可使用铜。
[0029]外部端子部件47是从正面看去时形成为曲柄状的导电板部件。外部端子部件47经由集电端子部件45与发电元件20的正极或负极电连接。外部端子部件47和集电端子部件45用作用于将储存在发电元件20中的电力取出到外部或从外部将电力引入发电元件20中的通电路径。沿外部端子部件47的厚度方向贯穿外部端子部件47的外部端子孔和插孔47a (参见图2)在外部端子部件47中开口。集电端子部件45的第一端45b插入穿过插孔47a。另外，如图4所示，外部端子部件47通过形成在集电端子部件45的第一端45b侧的铆压部45c被铆压在插孔47a上而连接到集电端子部件45。集电端子部件45的被铆压的铆压部45c如图4所示以圆板状展开。以圆板状展开的铆压部45c的外周侧端部被焊接在外部端子部件47上，以便确保集电端子部件45和外部端子部件47之间的导电性。紧固部件40插入穿过外部端子部件47的外部端子孔。这样，集电端子部件45通过外部端子部件47在盖部件32的外侧(即，与收纳部件31侧相对的一侧)连接到紧固部件40。
[0030]接下来，将参照图2至4描述用于压缩第一绝缘部件51的过程，以及用于在压缩第一绝缘部件51之后将集电端子部件45的铆压部45c铆压在插孔47a上的过程。在铆压第一绝缘部件51之前，将第一绝缘部件51安置在集电端子部件45的平板部45d的上表面上，其中集电端子部件45的第一端45b插入穿过衬垫部51a的内部，如图2所示。此时，第一绝缘部件51的下表面对应于相对于平板部45d的上表面上的周围部分高起地形成的平面部45e。因此，在第一绝缘部件51的下表面和平板部45d的除平面部45e以外的部分之间形成有间隙。
[0031]另外，集电端子部件45的第一端45b插入穿过盖部件32、第二绝缘部件50和外部端子部件47，并且盖部件32的突出部32a靠接第一绝缘部件51的上表面。此时，衬垫部51a插入在通孔33中。在该状态下，突出部32a靠接第一绝缘部件51，从而在第一绝缘部件51和盖部件32的除突出部32a以外的部分之间形成有间隙。以此方式，第一绝缘部件51介设在盖部件32和集电端子部件45的平板部45d之间。
[0032]接下来，当压缩第一绝缘部件51时(即，在压缩步骤中)，压缩夹具抵靠外部端子部件47的上侧并从上方沿图3中箭头f所示的方向加压。结果，第一绝缘部件51被盖部件32的突出部32a和集电端子部件45的平面部45e压缩，如图3所示。此时，第一绝缘部件51移入(即，被挤压到)形成在第一绝缘部件51的下表面和平板部45d的上表面的除平面部45e以外的部分之间的间隙以及形成在第一绝缘部件51的上表面和盖部件32的除突出部32a以外的部分之间的间隙中。因而，这些间隙被消除。
[0033]接下来，当将铆压部45c铆压在外部端子部件47的插孔47a上时(B卩，在铆压步骤中)，铆压部45c被铆压夹具径向向外推(S卩，向外张开)。结果，集电端子部件45的第一端45b和外部端子部件47结合在一起，从而无法相对于彼此移位。然后，即使来自压缩夹具的压力释放，向外张开的铆压部45c也靠接在外部端子部件47上，使得第一绝缘部件51不会因弹性而回到其初始形状。第一绝缘部件51借以试图通过弹性回到其初始形状的力用于确保集电端子部件45和盖部件32之间的密封性能。
[0034]在根据该示例性实施例的电池10的制造方法中，测量盖部件32的压缩方向上的位置(即，压缩夹具对第一绝缘部件51的压缩行程)和由盖部件32施加至第一绝缘部件51的压缩载荷(即，由压缩夹具施加的压缩载荷)的变化。更具体地，通过线性量规或编码器等获得盖部件32的位置，并且通过测力传感器等获得由盖部件32施加至第一绝缘部件51的压缩载荷。然后，在压缩载荷相对于盖部件32的位置而变化的斜率达到预定值的时点，压缩步骤结束并且铆压步骤开始。更具体地，如图5B所示地计算在图5A中示出的盖部件32的位置和由盖部件32施加的压缩载荷之间的关系的斜率。压缩步骤在压缩载荷相对于盖部件32的位置而变化的斜率在压缩开始之后例如达到图5B所示的预定值i的时点结束。[0035]在该示例性实施例中，通过诸如上述的结构，即使诸如盖部件32的突出部32a的大小或第一绝缘部件51的厚度等的尺寸存在变化，也能够使第一绝缘部件51的密封性能恒定不变。更具体地，即使表示盖部件32的位置和由盖部件32施加的压缩载荷之间的关系的F-S曲线由于尺寸变化而存在差异，压缩载荷的变化的斜率达到预定值时的盖部件32的位置也不会大幅改变。因而，如上所述，即使存在尺寸变化，也能够抑制盖部件32的位置(即，压缩尺寸)的变化。也就是，与基于压缩载荷的大小来停止第一绝缘部件51的压缩时相比，能够抑制第一绝缘部件51的密封性能的差异。
[0036]接下来，将参照图6描述用于确保第一绝缘部件51的密封性能的质量的方法。适于确保第一绝缘部件51的密封性能的尺寸是在第一绝缘部件51被压缩之后突出部32a和平面部45e之间的距离(即，被突出部32a和平面部45e压缩的第一绝缘部件51的厚度；图6中的尺寸Y)。在下文中，将描述用于计算尺寸Y的方法。
[0037]首先，通过从尺寸H减去尺寸G来计算第一绝缘部件51被压缩之后的尺寸F(SP，F=H-G)0尺寸G是从平板部45d的下表面(即，收纳部件侧的表面)到平板部45d的非平面部45e的部分的厚度。尺寸H是从平板部45d的下表面(即，收纳部件侧的表面)到盖部件32的下表面(即，收纳部件侧的表面)的距离。也就是，第一绝缘部件51被压缩之后的尺寸F是在压缩之后从盖部件32的下表面至平板部45d的非平面部45e的部分的表面的距离。可预先测量作为平面部45e厚度的尺寸G，或者如果各个部件的构件公差小，则可使用各部件的设计尺寸。通过线性量规或非接触式位移传感器等测量作为从平板部45d的下表面至盖部件32的下表面的距离的尺寸H。尺寸H可在铆压部45c的铆压步骤之前或之后测量，只要是在第一绝缘部件51被压缩之后即可。
[0038]接下来，通过从第一绝缘部件51被压缩之后的尺寸F减去突出高度D和突出高度E来计算尺寸Y (即，Y=F- (D+E))。突出高度D是突出部32a的高度。突出高度E是平面部45e的高度。突出部32a的突出高度D和平面部45e的突出高度E由各部件的设计尺寸决定。在该示例性实施例中，形成了平面部45e，但也可通过不形成平面部45e来实现平面部45e的突出高度E为零(S卩，不存在台阶)的结构。
[0039]在该示例性实施例中，如上所述地计算尺寸Y (即，被突出部32a和平面部45e压缩的第一绝缘部件51的厚度，即，突出部32a和平面部45e之间的距离)。通过然后判定该尺寸Y是否在预定尺寸范围内来确保第一绝缘部件51的密封性能的质量。
【权利要求】
1.一种密闭型电池的制造方法，所述密闭型电池包括: 发电元件(20)； 收纳部件(31)，所述发电元件收纳在所述收纳部件中，并且所述收纳部件呈有底筒状； 盖部件(32)，所述盖部件封闭所述收纳部件的开口，并且具有通孔(33)和在所述通孔周围在所述收纳部件侧突出的突出部(32a)； 集电端子部件(45)，所述集电端子部件的第一端(45b)呈柱状，插入穿过所述通孔，并延伸到所述盖部件的外部，并且所述集电端子部件的第二端(45a)在所述收纳部件的内部连接到所述发电元件；和 第一绝缘部件(51)，所述第一绝缘部件通过在所述盖部件的所述收纳部件侧介设在所述集电端子部件和所述盖部件之间而使所述盖部件与所述集电端子部件电绝缘， 所述制造方法的特征在于包括: 用所述盖部件的所述突出部压缩所述第一绝缘部件， 测量所述盖部件的位置和由所述盖部件施加的压缩载荷，以及 当所述压缩载荷相对于所述盖部件的位置而变化的斜率达到预定值(i )时停止压缩。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中 所述密闭型电池还包括设置在所述集电端子部件的所述第一端上的铆压部(45c)，和外部端子部件(47)，所述外部端子部件在所述盖部件的与所述收纳部件侧相对的一侧连接到所述集电端子部件，并具有插孔(47a)， 所述制造方法还包括: 通过在所述压缩之后将所述铆压部铆压在所述插孔上而使所述第一端与所述外部端子部件结合。
【文档编号】H01M2/08GK103682186SQ201310388589
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】中村光佑, 大野友宽, 小池将树 申请人:丰田自动车株式会社