二次电池的制作方法

本发明涉及二次电池。

背景技术：

在用于抑制电动汽车(ev)或混合动力电动汽车(hev、phev)的驱动用电源、太阳能发电、风力发电等的输出变动的用途、用于在夜间积蓄电力并在白天利用的系统电力的错峰用途等的固定用蓄电池等中，使用碱性二次电池、非水电解质二次电池。

在使用于这样的用途的电池中，例如如下述专利文献1所示那样，不仅设置有在电池包装体内的压力提高时开放内压的气体排出阀，还设置有阻断外部端子与包装体内部的电极体之间的电连接的电流阻断机构。

在专利文献1公开的技术中，在构成电流阻断机构的正极集电体或负极集电体和第2绝缘构件中，形成于正极集电体或负极集电体的第1开孔、第2开孔以及至少1个第3开孔或缺口与形成于第2绝缘构件的突起卡合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开2013-157099号公报

在专利文献1中，第2绝缘构件和下部第1绝缘构件以闩锁方式卡合固定。在此，考虑使用由更柔软的树脂材料构成的第2绝缘构件。例如，若使用由更柔软的树脂材料构成的第2绝缘构件，就能在将第2绝缘构件和下部第1绝缘构件连接时防止第2绝缘构件的损伤乃至破损。但本申请发明者发现，若第2绝缘构件柔软，就会有以下的新的课题。

正极集电体或负极集电体与反转板连接。另外，正极集电体与正极极板连接，负极集电体与负极极板连接。并且设置固定正极集电体或负极集电体和第2绝缘构件的固定部。因此，在第2绝缘构件经由正极集电体或负极集电体施加包含正极极板以及负极极板在内的电极体的重量。

在此，第2绝缘构件与下部第1绝缘构件连接，在封口体一侧被支承。并且，固定正极集电体或负极集电体和第2绝缘构件的固定部位于比第2绝缘构件与下部第1绝缘构件的连接部更靠正极集电体或负极集电体与反转板的连接部侧的位置。因此，若第2绝缘构件由柔软的构件构成，则由于电极体的重量而第2绝缘构件有可能会变形。在第2绝缘构件发生了变形的情况下，由于正极集电体或负极集电体以及反转板的连接部的状态发生变化，因此有可能会出现电流阻断机构不再正常工作这样的现象。

另外，这样的课题并不限定于使用由柔软的树脂材料构成的第2绝缘构件的情况，认为在使用厚度薄的第2绝缘构件的情况下，或者在电极体的重量非常大的情况下也会出现。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种电流阻断机构正常工作的二次电池。

本发明的二次电池具备：电池壳体，其具有开口且为有底筒状；电极体，其收纳于所述电池壳体，且包含正极以及负极；正极集电体，其与所述正极电连接；负极集电体，其与所述负极电连接；封口体，其将所述电池壳体的所述开口封口；外部端子，其在所述封口体处露出到外部；导电构件，其位于所述封口体与所述电极体之间，与所述外部端子电连接，且具有筒状部；变形板，其位于所述导电构件与所述电极体之间且将所述筒状部的开口部分密闭，与所述导电构件电连接并且与所述正极集电体或所述负极集电体电连接，通过在所述电池壳体内的压力成为给定值时进行变形来使与所述正极集电体或所述负极集电体的电连接断开；和第1绝缘构件，其配置于所述变形板与所述正极集电体或所述负极集电体之间，被支承在所述封口体一侧，通电路径按照所述电极体、所述正极集电体或所述负极集电体、所述变形板、所述导电构件以及所述外部端子的顺序形成，所述正极集电体或所述负极集电体具有与所述第1绝缘构件对置的基体部和从所述基体部的端部延伸并与所述电极体连接的引线部，将所述基体部和所述第1绝缘构件固定的固定部设置于所述第1绝缘构件，所述固定部位于比所述第1绝缘构件的所述封口体一侧的支承位置更靠近所述变形板与所述正极集电体或所述负极集电体的连接部的位置，在所述第1绝缘构件的所述电极体侧的面的外周缘部设置向所述电极体侧突出并且沿着所述基体部的外周缘延伸的肋。

优选地，所述第1绝缘构件由杨氏模量1500mpa以下的树脂构成。

优选地，在所述第1绝缘构件中，所述肋在中间夹着所述引线部沿着所述基体部的外周缘延伸。

优选地，所述电极体的重量为100g以上，所述第1绝缘构件当中位于所述变形板与所述基体部之间的区域的厚度为1.0mm以下。

所述第1绝缘构件至少具有3个所述固定部。

优选地，所述第1绝缘构件具有第1固定部、第2固定部、第3固定部来作为所述固定部，在所述第1固定部以及所述第2固定部之间，所述正极集电体或所述负极集电体的所述基体部与所述变形板电连接，所述第3固定部配置在所述基体部的外周缘且所述引线部的附近。

优选地，所述固定部是设置于所述第1绝缘构件的突起，通过将所述突起嵌合到设置于所述正极集电体或所述负极集电体的所述基体部的开口或缺口部，从而将所述第1绝缘构件和所述正极集电体或所述负极集电体固定。

优选地，在所述封口体与所述导电构件的所述筒状部之间配置第2绝缘构件，将所述第1绝缘构件和所述第2绝缘构件连接。

发明效果

本发明的二次电池由于在第1绝缘构件的外周缘部设置有肋，因此能防止电流阻断机构进行异常的工作。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的电池的除掉电池壳体正面部分和绝缘薄片正面部分的电池内部的示意主视图。

图2是实施方式所涉及的电池的示意顶视图。

图3是表示实施方式所涉及的电池的除掉电池壳体侧面(正极侧)部分和绝缘薄片侧面(正极侧)部分的正极侧的电池内部的示意侧视图。

图4是表示实施方式所涉及的电池的除掉电池壳体侧面(负极侧)部分和绝缘薄片侧面(负极侧)部分的负极侧的电池内部的示意侧视图。

图5是与正面平行地沿着上表面的中心线将实施方式所涉及的电池切断后的正极端子附近的示意放大截面图。

图6是与侧面平行地沿着正极端子的中心线将实施方式所涉及的电池切断后的正极端子附近的示意放大截面图。

图7是从电极体侧观察实施方式所涉及的电流阻断机构当中折弯前的正极集电体和第1绝缘构件的示意图。

标号的说明

10正极集电体

12基体部

14引线部

20负极集电体

30导电构件

32筒状部

40变形板

50第1绝缘构件

52肋

61第1固定部

62第2固定部

63第3固定部

70第2绝缘构件

100电池壳体

110电极体

120封口体

130正极端子(外部端子)

132负极端子(外部端子)

具体实施方式

以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。以下优选的实施方式的说明本质上只是例示，本发明并不意图限制其应用物或其用途。在以下的附图中，为了说明的简化，对实质具有相同功能的构成要素用相同参考标号示出。

(实施方式)

最初，用图1～图4来说明实施方式的二次电池。实施方式的二次电池具有隔着隔板卷绕正极板和负极板(均图示省略)而成的扁平状的电极体110。电极体110的重量超过100g。在由铝箔构成的正极芯体的两面涂敷正极活性物质混合剂，在进行干燥以及滚轧后切开，使得铝箔在一个端部沿着长边方向带状地露出，由此制作构成正极的正极板。另外，在由铜箔构成的负极芯体的两面涂敷负极活性物质混合剂，在进行干燥以及滚轧后切开，使得铜箔在一个端部沿着长边方向带状地露出，由此制作构成负极的负极板。

然后，将上述那样得到的正极板以及负极板错开，以便正极板的正极芯体露出的部分和负极板的负极芯体露出的部分分别具有不与对置的电极重合的区域，并隔着由聚丙烯以及聚乙烯构成的微多孔质隔板层叠卷绕，由此制作电极体110。在电极体110的卷绕轴方向的一个端部形成正极芯体露出部141，在另一个端部形成负极芯体露出部140。

正极芯体露出部141经由正极集电体与正极端子130电连接。在正极芯体露出部141的一个外面焊接连接正极集电体的引线部14。在正极芯体露出部141的另一个外面焊接连接正极集电体的承受构件143。在正极芯体露出部141的一个外面与正极集电体的引线部14之间配置具有开口的绝缘薄膜，通过绝缘薄膜的开口将正极芯体露出部141和正极集电体的引线部14焊接连接。在正极芯体露出部141的另一个外面与正极集电体的承受构件143之间配置具有开口的绝缘薄膜147，通过绝缘薄膜147的开口将正极芯体露出部141和正极集电体的承受构件143焊接连接。

另外，正极集电体利用第1绝缘构件50以及第2绝缘构件150与封口板(封口体)120电绝缘。

负极芯体露出部140经由负极集电体与负极端子132电连接。在负极芯体露出部140的一个外面焊接连接负极集电体的引线部114。在负极芯体露出部140的另一个外面焊接连接负极集电体的承受构件142。在负极芯体露出部140的一个外面与负极集电体的引线部114之间配置具有开口的绝缘薄膜，通过绝缘薄膜的开口将负极芯体露出部140和负极集电体的引线部114焊接连接。在负极芯体露出部140的另一个外面与负极集电体的承受构件142之间配置具有开口的绝缘薄膜146，通过绝缘薄膜146的开口将负极芯体露出部140和负极集电体的承受构件142焊接连接。另外，负极集电体利用负极侧绝缘构件52a与封口板120电绝缘。

正极端子130、负极端子132分别隔着绝缘构件固定于封口板120。在本实施方式的二次电池中，在正极与正极端子130之间设置压敏式的电流阻断机构200。

电极体110在将除封口板120侧以外的周围用树脂制的绝缘薄片161覆盖的状态下收纳在有底筒状的电池壳体100内。电池壳体100的开口部被封口板120封口。在封口板120设置电解液注液孔163。电解液注液孔163在注液后被密封栓密闭。另外，在封口板120设置气体排出阀162，该气体排出阀162在施加了比电流阻断机构200的工作压力高的气体压力时开放。

接下来说明电流阻断机构200，该电流阻断机构200可以设置在正极侧以及负极侧的任一侧。以下说明仅设置在正极侧。另外，电流阻断机构200根据以下这样的机制起作用，即，由于设置于通电路径的一部分的脆弱部分附近的构件伴随电池壳体100内的压力的上升而变形，因此该脆弱部分断裂，从而通电被断开。

如图5、图6所示那样，正极端子130在内部形成贯通孔。并且，正极端子130插入到分别形成于端子部绝缘构件152、封口板120以及第2绝缘构件150以及导电构件30的贯通孔内，使正极端子130的电池内部侧的前端部压接到导电构件30进行铆接而相互一体地固定。由此，正极端子130成为在利用端子部绝缘构件152以及第2绝缘构件150与封口板120电绝缘的状态下与导电构件30电连接的状态。虽未图示，但在图5、图6中，在图示的全部构成要素的相对于第2绝缘构件150与封口板120相反的一侧存在电极体。另外，优选正极端子130的电池内部侧的前端部与导电构件30的连接部利用激光焊接等焊接连接。另外，形成于正极端子130的贯通孔被在上端设置有金属板159的橡胶制的端子栓158密封。

第2绝缘构件150配置在封口板120与导电构件30之间，将封口板120与导电构件30绝缘。导电构件30在电极体110侧具有截面为大致方形状的筒状部32，在封口板120侧形成与封口板120平行配置的连接部。并且在设置于导电构件30的贯通孔中插入正极端子130。

导电构件30的筒状部32的电极体侧的开口部分由变形板40密闭。导电构件30的筒状部32的前端部分和变形板40的周围被焊接。变形板40由铝等导电性材料形成，具有若电池壳体100内的压力增加而成为给定值就向封口板120侧(电池的外部侧)变形的阀的功能。在变形板40的电极体侧的面连接正极集电体10。根据以上，通电路径从电极体的正极起按照正极集电体10、变形板40、导电构件30然后正极端子130的顺序形成。

在变形板40的中央部以外与正极集电体10之间配置第1绝缘构件50。第1绝缘构件50在将变形板40和正极集电体10连接的相当于变形板的中央部的部分设置贯通孔。第1绝缘构件50和第2绝缘构件150通过卡合而连接、固定。固定方法虽没有特别限定，但在此使用形成于第1绝缘构件50的爪部55、55利用闩锁固定来进行固定。该固定部分形成于第1绝缘构件50的外周缘部分。

如图7所示，正极集电体10具有：与第1绝缘构件50对置并与封口板120平行配置的基体部12；和从该基体部12折弯而电连接到正极芯体露出部141的引线部14。基体部12为大致矩形，引线部14从基体部12的长边之一延伸。另外，图7表示使引线部14沿着基体部12的长边之一折弯前的状态。该正极集电体10使用对铝板利用打孔而制作出的构成。

在正极集电体10的基体部12，在中央部形成贯通孔。并且如图5、图7所示，在基体部12的中央部的贯通孔的两侧还分别形成2个两旁侧的贯通孔，在引线部14的近旁的基体部12的外周部分形成半圆形的缺口。另外，在第1绝缘构件50设置与设置于正极集电体10的基体部12的中央的贯通孔相对的贯通孔，在其两侧，在与设置于正极集电体10的基体部12的两旁侧的2个贯通孔对应的位置分别形成突起部，在与半圆形的缺口对应的位置也形成突起部。

将这些第1绝缘构件50的突起部分别插入到正极集电体10的两旁侧的贯通孔以及缺口，将突起部的前端部加热来进行扩径，由此将第1绝缘构件50和正极集电体10的基体部12固定。前端部被扩径的突起部成为嵌入到两旁侧的贯通孔的第1固定部61以及第2固定部62和嵌入到缺口的第3固定部63。

另外，如图7所示，在第1固定部61与第2固定部62之间，正极集电体10的基体部12与变形板40电连接，第3固定部63配置在基体部12的外周缘且引线部14的附近。根据这样的构成，即使因振动、落下等对电池施加撞击而使电极体110移动，将正极集电体10的引线部14拉伸，施加在正极集电体10与变形板40的连接部的应力也在连接部的两侧被更有效果地抑制。并且，由于第3固定部63设置在基体部12的外周缘且引线部14的附近，因此在因振动、落下等对电池施加撞击而使电极体110移动，将正极集电体10的引线部14拉伸时，从正极集电体10侧施加的应力也因第3固定部63而被更有效果地抑制。

在正极集电体10的基体部12的中央部的贯通孔的周围部分设置比其他部分厚度更薄的薄壁区域18，在薄壁区域18的外周附近包围贯通孔地形成环状的槽口部15。该槽口部15设置成槽状，使厚度比薄壁区域18更薄，且优选截面形状成为v字状。另外在薄壁区域18的内周缘设置内周肋部19，在该内周肋部19与变形板40在多处激光焊接，从而将变形板40和正极集电体10电连接。

本实施方式中的电流阻断机构200的动作如下那样。在电池壳体100内的压力变大而成为给定值时，变形板40向封口板120侧(电池的外部侧)变形。因该变形，槽口部15整周断裂从而变形板40与正极集电体10的电连接被断开，电流被阻断。

第1绝缘构件50形成为比正极集电体10的基体部12大一圈的俯视下的大致长方形状(将长方形的角部r化或切割而成的形状)，且包围基体部12的外周来形成肋52。另外，如图7所示，未在引线部14延伸的部分形成肋52。肋52形成得比肋52以外的第1绝缘构件50的部分(固定部61、62、63除外)厚度更大。

第1绝缘构件50由比较柔软、杨氏模量低的物质构成，例如由杨氏模量200mpa以上1500mpa以下、优选300mpa以上600mpa以下的过氟烷基化物(pfa)、聚四氟乙烯(ptfe)、乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)等构成。这当中优选pfa。杨氏模量是通过astmd638测定出的值。如此，由于第1绝缘构件50比较柔软，因此易于进行第1绝缘构件50向第2绝缘构件150的填入，易于进行闩锁固定。

然而，会通过正极集电体10对第1绝缘构件50施加电极体110的重量。在本实施方式中，第1绝缘构件50与正极集电体10的固定部分即固定部61、62、63在第1绝缘构件50与2绝缘构件150的卡合部分(爪部55)、即第1绝缘构件50的上部侧(封口板120侧)位于比被支承的位置(支承位置)更靠近变形板40与正极集电体10的连接部分的位置。另外，在导电构件30的电极体110侧的端部设置凸缘部33，在该凸缘部33连接第1绝缘构件50的爪部56，第1绝缘构件50在封口板120侧被支承。

因此，以第1绝缘构件50的封口板120侧的支承位置为支点在固定部61、62、63向下方作用由电极体110的重量引起的力矩。由于第1绝缘构件50由比较柔软物质构成，因此有可能因前述的力矩而使第1绝缘构件50向电极体110侧挠曲而变形。若假设第1绝缘构件50变形，则设置于正极集电体10的薄壁区域18或槽口部15等脆弱部的形状会发生变化，或者变形板40与正极集电体10的连接部分发生形变等，从而即使电池壳体100内的压力成为给定值，也有可能电流阻断机构200不正常工作。例如在变形板40发生了变形时，槽口部15的一部分未被切断而残留，有可能会使电流不被阻断。或者，在压力成为给定值前电流阻断机构200就工作，或者在超过给定值后才工作，从而有可能开始工作的压力发生变动。

在本实施方式中，为了防止上述那样的电流阻断机构200不正常工作的情况，在第1绝缘构件50设置肋52来提高第1绝缘构件50的机械强度。即，通过在俯视下大致长方形状的平板形状的第1绝缘构件50的外周缘设置比中央部壁厚的部分(向电极体侧突出的)即肋52，从而即使对第1绝缘构件50中的与正极集电体10之间的固定部向铅垂下方施加电极体110的重量，第1绝缘构件50也不会变形。

若肋52沿着第1绝缘构件50的外周缘尽可能长地形成，就会将第1绝缘构件50的强度提高这部分的量，因而优选。但在本实施方式中，由于固定于第1绝缘构件50的正极集电体10的引线部14超出与第1绝缘构件50相对的范围延伸来形成，因此不在该引线部14横穿过第1绝缘构件50的外周缘的部分形成肋52。因此，肋52夹着引线部14沿第1绝缘构件50的外周缘延伸，且形成于除引线部14存在的部分以外的外周缘整周。另外，引线部14由于在将正极集电体10固定于第1绝缘构件50后与第1绝缘构件50大致垂直地被折弯，因此在折弯后，有时引线部14不与第1绝缘构件50当中不存在肋52的部分相对。

另外，还能在第1绝缘构件50的外周缘的整周设置肋52。在该情况下，使用将引线部14相对于基体部12被折弯加工后得到的正极集电体10。

关于肋52的沿第1绝缘构件50的外周缘的长度，优选相对于第1绝缘构件50的外周缘的长度为30％以上，更优选为50％以上，进一步优选为70％以上。

第1绝缘构件50的变形容易出现在正极集电体10的基体部12与引线部14的边界部的附近。因此，优选在第1绝缘构件50的外周缘当中接近于正极集电体10的基体部12与引线部14的边界部的一条长边(沿着封口板120的长边方向延伸的边)和一条短边(沿着封口板120的短边方向延伸的边)分别设置俯视下为线状的肋52。

另外，优选第1绝缘构件50的外周缘当中沿着长边形成的肋52的宽度(与封口板120平行且与长边垂直的方向的宽度)大于沿着短边形成的肋52的宽度(与封口板120平行且与短边垂直的方向的宽度)。

特别，伴随二次电池的高容量化，若电极体110变得大型而重量变大，则设置肋52来提升第1绝缘构件50的机械强度的效果大。在电极体110的重量为100g以上且除肋52和固定部61、62、63以外的第1绝缘构件50的部分、即被变形板40和正极集电体10所夹的部分的厚度为1.0mm以下的情况下，用于防止电流阻断机构200不正常起作用的肋52的效果变得显著。第1绝缘构件50的被变形板40和正极集电体10所夹的部分的厚度优选为0.2mm以上1.0mm以下。

另外，在上述的实施方式中，作为第1绝缘构件50被支承在封口板120一侧的方法，示出了第1绝缘构件50与第2绝缘构件150连接并且第1绝缘构件50与导电构件30连接的示例。但是，第1绝缘构件50被支承在封口板120一侧的方法并没有特别限定，也可以仅是第1绝缘构件50与第2绝缘构件150连接，还可以仅是第1绝缘构件50与导电构件30连接。另外，第1绝缘构件50也可以与封口板120连接。

其中，优选第1绝缘构件50与第2绝缘构件150连接，并且第1绝缘构件50与导电构件30连接。由此，第1绝缘构件50被更牢固地支承在封口板120一侧。另外，优选如图5那样，第1绝缘构件50与第2绝缘构件150的连接部以及第1绝缘构件50与导电构件30的连接部在与封口板120垂直的方向上在一直线上并排地配置。即，优选在第1绝缘构件50与导电构件30的连接部的正上方配置第1绝缘构件50与第2绝缘构件150的连接部。

在上述的实施方式中，示出了正极集电体10与第1绝缘构件50的固定部设置有3处的示例，但正极集电体10与第1绝缘构件50的固定部至少设置1处即可。其中，优选在变形板40与正极集电体10的连接部的两侧分别设置固定部。

示出了正极端子130和导电构件30由不同部件构成的示例，但还能将正极端子130和导电构件30作为一个部件。

优选如图5所示那样，在封口板120的长边方向上，设置于导电构件30的将正极端子130插入的贯通孔比导电构件30的中心偏向正极集电体10的引线部14所配置的一侧来配置。若是这样的构成，能减小利用正极端子130固定封口板120、第2绝缘构件150以及导电构件30的部分与在正极集电体10和第1绝缘构件50中容易施加电极体的重量的部分之间的距离。因而，由于能更可靠地防止各部件的挠曲，因而更加优选。

(其他实施方式)

上述的实施方式是本申请发明的例示，本申请发明并不限定于这些示例，也可以在这些示例中组合或部分置换周知技术或惯用技术、公知技术。另外本领域技术人员容易想到的改变发明也包含在本申请发明中。

本申请发明的二次电池既能对非水电解质二次电池应用，也能对镍氢二次电池等碱性二次电池应用。另外，变形板只要与正极集电体以及负极集电体中的任意一方连接就会起到给定的作用效果，但也可以与两方连接。

电池壳体并不限定于长方体形状(方形)，也可以是有底的圆筒形状。另外，关于导电构件的筒状部，筒的横截面也并不限定于长方形，也可以是圆形、椭圆形、多边形。

电流阻断机构的进行电流的阻断的脆弱部分既可以设置在正极集电体以及负极集电体中的至少一方，也可以设置在变形板，还可以设置在集电体与变形板的连接部分。或者，可以将集电体和变形板用金属箔连接，将该金属箔作为脆弱部分，例如考虑如下形态：在集电体设置开口，将金属箔与集电体连接以便堵塞该开口，并且使金属箔也与变形板连接。另外，脆弱部分既可以设为比周边部分壁薄的薄壁部，也可以设为切入或槽口等，或者还可以设为焊接部分(焊点熔核)。