密封电池及密封电池的制造方法与流程

本发明涉及一种密封电池以及密封电池的制造方法。

背景技术：

公布号为2004-049396（jp2014-049396a）的日本专利申请公开了一种密封电池，其中电池元件设置在密封箱内部。在jp2014-049396a中，在与内部电池元件连接的集电体端构件中使用了连接部。该连接部穿过构成箱的盖构件，并用于与外部进行电力交换。

采用的所述技术中，在设于盖构件中的通孔中，设置有绝缘构件作为在连接部和盖构件之间的密封构件，并且压紧该绝缘构件，由此改善通孔中的密封性能。

在上述密封电池中，在集电体端构件侧和盖构件侧分别设置有突出区域。然后，绝缘构件两侧夹在那些区域之间，且两侧凹进，从而提高通孔中的密封性能。

技术实现要素：

在jp2014-049396a中，当集电体端构件侧所设突出部的高度和位置以及各产品中设于盖构件上的突出部的高度和位置存在制造误差时，有可能使得凹进量变化，这可能导致密封电池的密封性能不一致。

本发明提供一种密封电池，在设于集电体端构件中的连接部穿过设于密封电池的盖构件中的通孔的情形中，该密封电池的结构使得绝缘构件的密封性能一致。

本发明的第一方面涉及一种密封电池，其包括：发电元件；具有有底圆柱形的箱构件，其中容纳有所述发电元件；盖构件，其封闭所述箱构件的开口并设有通孔；集电体端构件，其一端与所述箱构件内的所述发电元件相连接，且另一端设在所述通孔内并延伸至所述盖构件外；和绝缘构件，其设于所述盖构件和所述集电体端构件之间。

所述集电体端构件的所述另一端包括连接部和凸缘部，所述连接部为柱形且穿过所述通孔，所述凸缘部设置为与所述盖构件大致平行。所述绝缘构件包括位于所述通孔和所述连接部之间并围绕所述连接部的圆柱部，和位于所述盖构件和所述凸缘部之间的平板部。

所述平板部具有朝所述盖构件突出的第一突出部，和朝所述凸缘部突出的第二突出部。在沿包含所述连接部中轴线的虚拟平面所取的截面视图中，所述第一突出部设在令所述第一突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，所述第二突出部设在令所述第二突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，且所述第一突出部的顶点设在比所述第二突出部的顶点位置更靠近所述中轴线的位置上。

本发明的第二方面涉及一种密封电池，其包括：发电元件；具有有底圆柱形的箱构件，其中容纳有所述发电元件；盖构件，其封闭所述箱构件的开口并设有通孔；集电体端构件，其一端与所述箱构件内的所述发电元件相连接，且另一端设在所述通孔内并延伸至所述盖构件外；和绝缘构件，其设于所述盖构件和所述集电体端构件之间。所述另一端包括连接部和凸缘部，所述连接部为柱形且穿过所述通孔，所述凸缘部设置为与所述盖构件大致平行。所述绝缘构件包括位于所述通孔和所述连接部之间并围绕所述连接部的圆柱部，和位于所述盖构件和所述凸缘部之间的平板部。所述盖构件包括朝所述绝缘构件突出的第一突出部，所述平板部包括朝所述凸缘部突出的第二突出部。在沿包含所述连接部中轴线的虚拟平面所取的截面视图中，所述第一突出部设在令所述第一突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，所述第二突出部设在令所述第二突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，且所述第一突出部的顶点设在比所述第二突出部的顶点位置更靠近所述中轴线的位置上。

本发明的第三方面涉及一种密封电池，包括：发电元件；具有有底圆柱形的箱构件，其中容纳有所述发电元件；盖构件，其封闭所述箱构件的开口并设有通孔；集电体端构件，其一端与所述箱构件内的所述发电元件相连接，且另一端设在所述通孔内并延伸至所述盖构件外；和绝缘构件，其设于所述盖构件和所述集电体端构件之间。所述另一端包括连接部和凸缘部，所述连接部为柱形且穿过所述通孔，所述凸缘部设置为与所述盖构件大致平行。所述绝缘构件包括位于所述通孔和所述连接部之间并围绕所述连接部的圆柱部，和位于所述盖构件和所述凸缘部之间的平板部。所述平板部包括朝所述盖构件突出的第一突出部，所述凸缘部包括朝所述绝缘构件突出的第二突出部。在沿包含所述连接部中轴线的虚拟平面所取的截面视图中，所述第一突出部设在令所述第一突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，所述第二突出部设在令所述第二突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，且所述第一突出部的顶点设在比所述第二突出部的顶点位置更靠近所述中轴线的位置上。

有了该结构，在绝缘部件被盖构件和凸缘部压紧的状态下，外力从盖构件施加到第一突出部，且外力从凸缘部施加到第二突出部。由此一来，由于存在旋转力矩，力作用在圆柱部的远端侧，使得圆柱部朝向中轴线侧倾斜。

因此，当压接所述另一端时，圆柱部相对于连接部居中，从而能够使连接部中轴线位置与圆柱部中轴线位置对准。因此，能够校正组装圆柱部时的位置变化，并相对于连接部精确地定位圆柱部。此外，鉴于此，可以防止压缩率的变化。

所述第一突出部可以设为以所述中轴线为中心的环形，且所述第二突出部可以设为以所述中轴线为中心的环形。

本发明的第四方面涉及一种密封电池的制造方法，所述密封电池包括：发电元件；具有有底圆柱形的箱构件，其中容纳有所述发电元件；盖构件，其封闭所述箱构件的开口并设有通孔；集电体端构件，其一端与所述箱构件内的所述发电元件相连接，且另一端设在所述通孔内并延伸至所述盖构件外；和绝缘构件，其设于所述盖构件和所述集电体端构件之间，其中，所述集电体端构件的所述另一端包括连接部和凸缘部，所述连接部为柱形，穿过所述通孔，所述凸缘部设置为与所述盖构件大致平行，且所述绝缘构件包括位于所述通孔和所述连接部之间并围绕所述连接部的圆柱部，和位于所述盖构件和所述凸缘部之间的平板部。本发明的第四方面包括：将包括所述圆柱部和所述平板部的所述绝缘构件设置在所述盖构件和所述集电体端构件之间，并压紧设于所述盖构件和集电体端构件之间的绝缘构件。所述平板部具有朝所述盖构件突出的第一突出部和朝所述凸缘部突出的第二突出部。在沿包含所述连接部中轴线的虚拟平面所取的截面视图中，所述第一突出部设在令所述第一突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，所述第二突出部设在令所述第二突出部相对于所述中轴线相互线性对称的位置上，且所述第一突出部的顶点设在比所述第二突出部的顶点位置更靠近所述中轴线的位置上。

利用该密封电池，在设置在集电体端构件中的连接部穿过设置在盖构件中的通孔的情形中，可以实现绝缘构件密封性能的一致。

附图说明

下面将参照附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术性和工业性意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是第一实施例所述的密封电池的内部结构的纵向截面图；

图2是第一实施例所述的密封电池的俯视图；

图3是根据第一实施例所述的连接端穿过的通孔在压接之前的状态的纵向截面图；

图4是根据第一实施例所述的压接部穿过的插孔在压接状态下的纵向截面图；

图5是第一实施例所述的绝缘部件的透视图；

图6是沿图5中的线vi-vi截取的透视截面图；

图7是第一实施例所述的绝缘部件的检查范围的第一示意图；

图8是第一实施例所述的绝缘部件的检查范围的第二示意图；

图9是现有技术的检查范围的第一示意图;

图10是现有技术的检查范围的第二示意图；

图11是第一实施例所述的绝缘部件的如何施加负载的示意图；

图12是第一实施例所述的绝缘部件的俯视图；

图13是第一实施例所述的绝缘部件的变形形式的俯视图；

图14是第一实施例所述的绝缘部件的其他变形形式的截面图；

图15是第一实施例所述的绝缘部件的又一变形形式的截面图；

图16是第一实施例所述的绝缘部件的又一变形形式的截面图；

图17是第二实施例所述的绝缘构件的截面形状的视图；和

图18是第三实施例所述的绝缘构件的截面形状的视图。

具体实施方式

参照附图，说明实施例所述的密封电池的结构。当提及数字、量、材料等时，除非另有说明，本发明的范围并非必须限于所述数字、量和材料。相同或等同的部件使用相同的附图标记，类似情况不再给出重复说明。本发明的原始构思中，在必要时可将实施例所述的结构组合使用。为了使得附图清楚简单，根据需要调整了诸如长度、宽度、厚度和深度等尺寸的关系，其并不表示实际的尺寸关系。

（第一实施例1：密封电池10）

参照图1至图3说明本实施例的密封电池10的结构。图1是密封电池10的内部结构的纵向截面图，图2是密封电池10的俯视图，图3是在根据第一实施例所述的连接端所穿过的通孔在压接之前的状态的纵向截面图。密封电池10是锂离子二次电池等非水电解质二次电池，且多个密封电池10串联组合构成电池组，其安装于混合动力车辆等。电池组，连同诸如汽油发动机和柴油发动机等的内燃机一起，用作混合动力车辆的动力源。但是，后述的密封电池10的结构不限于非水电解质二次电池。

如图1和图2所示，密封电池10包括：发电元件20；容纳发电元件20的箱30；从箱30向外突出的紧固构件40；集电体端构件45，其一端连接发电元件20，且其另一端延伸到箱30的外部；绝缘构件（垫圈）51，其是分别布置在集电体端构件45和箱30之间的树脂盖构件；板状外部元件构件47，其在箱30的外侧分别连接集电体端构件45；和，绝缘构件50，其为分别布置在外部元件构件47和箱30之间树脂盖构件。

发电元件20的制造如下。电极体（其中正极、负极和隔板为层压或卷绕）浸渍有电解液。当对密封电池10充电和放电时，在发电元件20内发生化学反应（严格地说，在正电极和负电极之间发生通过电解溶液进行的离子传输），从而产生电流。

箱30是具有由诸如铝的金属制成的箱构件31和盖构件32的棱柱形罐。箱构件31是有底的有角圆筒形构件，其一个表面是敞开的。在箱构件31的内部容纳有发电元件20。盖构件32是具有与箱构件31的开口对应的形状的平板状矩形部件。盖构件32在封闭箱构件31的开口的状态下通过焊接接合到箱构件31

在盖构件32内靠近其中心的位置处，形成液体注入孔34。液体注入孔34是具有给定内径的通孔。液体注入孔34在盖构件32的厚度方向上贯穿盖构件32。液体注入孔34用于将电解液注入到预先容纳有发电元件20的箱30中。在注入电解液之后，液体注入孔34由密封构件61密封。

紧固构件40是在紧固构件40的一端（在本实施例中为上端）从盖构件32的上表面向外突出的状态下布置在绝缘构件50中的柱状构件。紧固构件40突出到密闭电池10外部的区域中，通过滚丝进行螺纹加工，从而形成螺栓。

如图3所示，在箱30的盖构件32上形成有通孔33，该通孔33允许集电体端构件45的另一端（在本实施例中为上端部）插入其中。通孔33是具有给定内径的孔。通孔33在盖构件32的厚度方向上贯穿盖构件32。

绝缘构件50使箱30的盖构件32与外部元件构件47之间彼此电绝缘。绝缘部件51布置在集电体端构件45的上侧。绝缘部件51是形成有垫圈部51a的大致板状的部件。垫圈部51a是插入到通孔33中的圆柱形部分。稍后将描述绝缘构件51的结构的细节。

绝缘构件51置于箱构件31侧的盖构件32和集电体端构件45之间，并且垫圈部51a插入到通孔33中。由盖构件32和集电体端构件45压紧的绝缘部件51，使盖构件32和集电体端构件45之间彼此电绝缘。

优选地，绝缘构件50和绝缘构件51的材料是具有优异高温蠕变特性的材料，即具有对于密封电池10热循环的长期耐蠕变性材料。这些绝缘构件的材料优选为树脂材料或树脂和纤维的复合材料，其要求范围在0.01gpa至5gpa内的弹性模量。例如，宜为使用聚酰胺66（pa66）、四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物（pfa）等。

集电体端构件45的一端45a（在本实施例中为下端）分别与发电元件20的正极板和负极板连接。集电体端构件45的另一端45b（在本实施例中为上端）具有分别贯穿通孔33的圆柱形连接部45b1和与盖构件32大致平行地布置的凸缘部45b2。每个连接部45b1插入盖构件32的通孔33中，并且延伸到盖构件32的外侧（上侧）。

在连接部45b1中，形成有压接部45c，该压接部45c压接至外部元件构件47的插入孔47a，如下所述。优选地，使用铝作为正极侧的集电体端构件45的材料，并且使用铜作为负极侧的集电体端构件45的材料。

外部元件构件47是在正视图中形成曲柄形状的导电板状构件，且其通过集电体端构件45电连接发电元件20的正电极或负电极。外部元件构件47和集电体端构件45用作提取存储在发电元件20中的电力或从外部接收电力到发电元件20的供能路径。在外部元件构件47中，形成有沿其厚度方向贯穿外部元件构件47的插入孔47a（见图3）和外部端孔。集电体端构件45的另一端45b插入到插入孔47a中。

参照图4，说明如何压接另一端45b中的压接部45c。图4是压接部45c穿过插入孔47a并压接在插入孔47a中的纵向截面图。在外部元件构件47被压缩工具200沿箭头f方向按压的状态下，通过使用压接夹具300令另一端45b的压接部45c向外扩展成大致盘形。由此，完成压接部45c的压接。此外，绝缘构件51由盖构件32和凸缘部45b2保持压紧。

（绝缘构件51的结构）

接下来，参照图5至图7说明绝缘部件51的结构。图5是绝缘构件51的立体透视图，图6是沿图5中的线vi-vi截取的透视截面图，图7是如何对绝缘部件51施加负载的示意图。

如图5和图6所示，绝缘构件51包括垫圈部51a和平板部51b。如上所述，垫圈部51a位于通孔33和连接部45b1之间。平板部51b位于盖构件32和凸缘部45b2之间。平板部51b在本实施例中具有矩形形状，并且平板部51b的边缘中包括周缘部51c。周缘部51c沿垫圈部51a的相反方向延伸。

在平板部51b中，设置有第一突出部51d，其朝着设置有垫圈部51a的一侧（盖构件32侧）突出。在本实施例中，第一突出部51d具有以垫圈部51a的中轴线cl为中心的环状形式。因此，在包括连接部45b1的中轴线cl的部分中，第一突出部51d设置的位置令第一突出部51d相对于中轴线cl彼此线性对称。

在平板部51b中，设置有第二突出部51e，其朝着设置有垫圈部51a的一侧（凸缘部45b2侧）的相对侧突出。在本实施例中，第二突出部51e具有以垫圈部51a的中轴线cl为中心的环状形状。因此，在沿着包含连接部45b1中轴线cl的平面所截取的截面中，第二突出部51e的设置位置令第二突出部51e相对于中轴线cl彼此线性对称。

实施例所述的第一突出部51d和第二突出部51e的截面形状为大致半球形，且其顶点位置设置如下。第一突出部51d的顶点位置p1比第二突出部51e的顶点位置p2更靠近中轴线cl。这意味着，当从中轴线cl观察时，第二突出部51e设置在第一突出部51d的外侧。

接下来，参照图7至图11说明具有上述结构的绝缘构件51的作用效果。图7和图8是绝缘构件51的检查范围的第一示意图和第二示意图。图9和图10是根据现有技术的检查范围的第一和第二示意图，图11是表示如果对绝缘部件51施加负载的示意图。

如图7所示，第一突出部51d和第二突出部51e的厚度检查，是通过检查第一突出部51d、平板部51b和设置在同一绝缘构件51中的第二突出部51e的厚度之和（b1）。根据本实施例所述的绝缘构件51的厚度是压紧之前的第一突出部51d、平板部51b和第二突出部51e的厚度之和，而在另一方面，如图4所示，压紧后其大约变为平板部51b的厚度。因此，从压紧前后的尺寸比获得的压缩率，很大程度上取决于第一突出部51d和第二突出部51e的厚度。

即使在当多个绝缘构件51的第一突出部51d和第二突出部51e存在尺寸误差令其厚度不同时，第一突出部51d和第二突出部51e最终亦被压紧。因此，能够减小因第一突出部51d和第二突出部51e的厚度尺寸误差导致的压缩率变化，并且通过按照设计压紧绝缘构件，可能防止密封电池10的密封性能不一致。

如图8所示，在具有上述结构的绝缘构件51中，第一突出部51d和第二突出部51e设置在同一绝缘构件51的平板部51b中。因此，当进行检查以查看绝缘构件51上是否存在任何划痕时，仅需要检查受到大压力的形成第一突出部51d的范围（图中的范围b2）和形成第二突出部51e的范围（图中的范围b3）。因此，可以减小检查范围。

同时，图9示出了上述jp2014-049396a中公开的结构。当平板部51b因突出部32a和台阶部45e大大变形时，确保了密封性能。因此，突出部32a、平板部51b和台阶部45e的厚度之和（b4）影响压缩率。这意味着这三个部件的尺寸误差直接影响压缩率的变化。

此外，如图10所示，在上述p2014-049396a所公开的结构的情形中，在检查绝缘部件51上是否有划痕时，需要检查与设置在盖构件32中的突出部32a相对的范围（图中的范围b4）和与设置在凸缘部45b2中的宽台阶部45e相对的范围（图中的范围b5）。因此，在上述jp2014-049396a的情形中，检查范围变宽。

此外，在上述jp2014-049396a中公开的结构的情形中，需要在作为盖构件32和凸缘部45b2的不同部件中形成突出部32a和台阶部45e。因此，制造时的尺寸精度管理变得复杂。另一方面，在本实施例中，第一突出部51d和第二突出部51e设置在同一绝缘构件51的平板部51b中，制造时的尺寸精度管理变得容易。

参照图11说明本实施例的更多作用效果。在实施例所述的绝缘构件51中，第一突出部51d设置的位置使得第一突出部51d相对于中轴线cl彼此线性对称，并且第二突出部51e的设置位置也使得第二突出部51e相对于中轴线cl彼此线性对称。此外，第一突出部51d的顶点设置的位置比第二突出部51e的顶点位置更靠近中轴线cl。

利用这种结构，在绝缘构件51被盖构件32和凸缘部45b2压紧的状态下，外力f1通过盖构件32施加到第一突出部51d，且外力f2通过凸缘部45b2施加到第二突出部51e。作为结果，由于旋转力矩的缘故，力作用在垫圈部51a的远端侧，使得垫圈部51a朝向中轴线cl侧倾斜。

因此，当压接另一端45b时，垫圈部51a相对于连接部45b1居中，从而允许连接部45b1的中轴线位置与垫圈部51a的中轴线位置对准。因此，能够校正组装垫圈部51a时的位置偏差，并且能够相对于连接部45b1精确定位垫圈部51a。另外，由此一来，能够防止压缩率变动，从而确保密封电池10的密封性能。

（变形形式）

参考图12至图16说明绝缘部件51的变形形式。图12是绝缘部件51的俯视图，图13是绝缘部件51的变形形式的俯视图，图14至图16是绝缘部件51的其他变形形式的截面图。

如图12所示，设于绝缘构件51中的第一突出部51d设置为以中轴线cl为中心的环形。虽然未示出，但是第二突出部51e也设置为以中轴线cl为中心的环形。

同时，如图13所示，第一突出部51d不需要具有单一类型的环形状，而且，例如，可以将多个半圆形突出部布置成环形，以构成第一突出部51d。在这种情形中，半圆形突出部设置的位置令半圆形突出部相对于中轴线cl彼此线性对称。此外，半圆形突出部之间的间隔设定为，使得绝缘构件51在被盖构件32和凸缘部45b2压紧的状态下确保密封性能。第二突出部51e类似于第一突出部51d。

（其他变形形式）

参考图14至图16，对绝缘部件51的其他变形形式进行说明。上述第一突出部51d和第二突出部51e的形状选择为：当从沿着包含连接部45b1中轴线cl的假想平面截取的截面观看时，第一突出部51d和第二突出部51e的截面形状是半圆形。但是，在下述变形形式中，截面形状不同。

如图14所示的第一突出部51d和第二突出部51e中，其沿着包含连接部45b1的中轴线cl的假想平面截取的截面观看的截面形状为矩形。在这种情形中，优选第一突出部51d的顶点位置p1和第二突出部51e的顶点位置p2分别是第一突出部51d上侧的中心位置和第二突出部51e下侧的中心位置。

在如图15所示的第一突出部51d和第二突出部51e中，其沿着包含连接部45b1的中轴线cl的假想平面截取的截面中观看的截面形状是三角形。在这种情形中，优选第一突出部51d的顶点位置p1和第二突出部51e的顶点位置p2分别是第一突出部51d和第二突出部51e的三角形顶点。

在如图16所示的第一突出部51d和第二突出部51e中，其沿着包含连接部45b1的中轴线cl的假想平面截取的截面观察到的截面形状是梯形。在这种情形中，优选的是，分别地，上侧的中心位置作为第一突出部51d的顶点位置p1用于第一突出部51d，而下侧的中心位置作为第二突出部51e的顶点位置p2用作第二突出部51e。

即使对于使用具有上述改进形状的绝缘构件51，也能够获得与具有半圆形截面形状的绝缘构件51类似的作用效果。

还能够将上述变形形式应用于下述各个实施例的绝缘构件中。

（第二实施例）

接下来，参照图17，说明第二实施例的绝缘构件51a的形状。图17是绝缘构件51a的截面形状的视图。

与第一实施例所述的绝缘构件51的结构相比，仅形成第二突出部51e，并且不在根据本实施例的绝缘构件51a中形成第一突出部51d。作为第一突出部51d的替代，在盖构件32中设置朝着绝缘构件51a的平板部51b侧突出的第一突出部32a。

此外，第一突出部32a的顶点位置p1比第二突出部51e的顶点位置p2更靠近连接部45b1的中轴线cl。

在该绝缘构件51a中，尽管需要在盖构件32中形成第一突出部32a，但是并非必须在凸缘部45b2中形成台阶部。因此，与jp2014-049396a中公开的结构相比，能够在制造时容易地管理尺寸精度。此外，由于第一突出部32a的顶点位置p1比第二突出部51e的顶点位置p2更靠近连接部45b1的中轴线cl，所以仍然可以获得图11所示的作用效果。

（第三实施例）

接下来，参照图18说明第三实施例的绝缘部件51b的形状。图18是绝缘构件51b的截面形状的视图。

与第一实施例所述的绝缘构件51的结构相比，在本实施例所述的绝缘构件51b中仅形成第一突出部51d，并且不形成第二突出部51e。作为第二突出部51e的替代，在凸缘部45b2中设置朝着绝缘构件51b的平板部51b侧突出的第二突出部45p。

此外，第一突出部51d的顶点位置p1比第二突出部45p的顶点位置p2更靠近连接部45b1的中轴线cl。

在该绝缘部件51b中，尽管需要在凸缘部45b2中形成第二突出部45p，但是并非必须在盖构件32中形成突出部。因此，与jp2014-049396a中公开的结构相比，在制造时能够更容易地管理尺寸精度。第一突出部51d的顶点位置p1比第二突出部51b的顶点位置p2更靠近连接部45b1的中轴线cl突出部45p。因此，仍然可以获得图11所示的作用效果。

在前述实施例中，逐一说明了设置第一突出部和第二突出部的情形。但是，根据需要还可以提供多个突出部。

如上对基于本发明的实施例进行了说明。但是，在此仅描述了本发明各个方面的示例，其不具有限制性。本发明的技术范围如权利要求书的范围所述，其旨在包含所有变化形式，而不脱离与权利要求的范围等同的意义和范围。