用于密封式电池的密封结构和密封式电池的制作方法_2

文档序号:9383258阅读:来源:国知局
隙存在于压入构件的底部和第一开口之间,所以可以将压入 构件压缩至预定的压缩比。在本文中,根据注入孔的直径,间隙LI优选设置为如0.1 mm~ 0.6_。由此,可以以更大的可靠性实现上述效果。
[0037] 另一方面,在邻接第一开口的所述突出部的第一邻接部分处的所述突出部在无负 荷状态下,注入孔的第一开口的直径HDl对直径TO3的比(HD1/TO3)优选为0. 85~0. 95。 通过以这种方式设定两个直径HDl和PD3之间的关系,使得在用压入构件密封的注入孔的 密封部SH(压入构件与注入孔的第一开口实际接触的部分及其附近的部分,参照图8)处的 压入构件的压缩比1-HD1/PD3合适。这有助于将密封栓的密封性能长期维持在足够水平。
[0038] 另外,为了获得密封性能期望的长期可靠性,密封部SH的接触压力优选高达 4. 5MPa ~5. 5MPa。
[0039] 将突出部成形为如下构造,其中使其直径连续减小,使得突出部的侧面与垂直于 底部的另一主面的方向(另一主面的法线方向)形成的角度为10°~45°,也就是说,突 出部的侧面是锥形的,并且由此,变得易于实现如上所述的压缩比。当突出部的侧面具有在 上述角度范围内的锥形时,变得易于通过调节突出部插入注入孔中的深度来实现如上所述 的压入构件的压缩比。
[0040] 在本文中,为了长期维持期望的密封性能,优选使用乙烯-丙烯-二烯橡胶或含氟 橡胶作为包含在压入构件中的弹性材料。乙烯-丙烯-二烯橡胶优选为如下的一种:包含 选自乙叉降冰片烷、1,4-己二烯和二环戊二烯中的至少一种,并且二烯组分的含量优选为 3.0质量%~10.5质量%。然后,根据JIS K 6253,弹性材料的硬度(硬度计A硬度)优 选为30~80。
[0041] 含氟橡胶的实例包括四氟乙烯(TFE)和丙烯的橡胶状共聚物(FERM)、含有偏二氟 乙烯作为单体单元的橡胶状共聚物(FKM)、TFE和全氟乙烯基醚的橡胶状共聚物(FFKM)等。 FKM的实例包括VDF-六氟丙烯(HFP)共聚物、VDF-五氟丙烯共聚物、VDF-三氟氯乙烯共聚 物、VDF-HFP-TEF共聚物等,并且其任一种都是橡胶状的。
[0042] 另外,弹性材料的耐热温度(在其内连续工作可行的工作温度极限)优选为90°C 以上。此外,在弹性材料中,优选在l〇〇°C的环境温度下放置1000小时后的压缩永久变形为 10%以下。通过根据JIS K 6262、ASTM D395或ISO 815的压缩永久变形试验可以测定压 缩永久变形。
[0043] 此外,优选在注入孔的内周上形成至少一个阶梯部,使得注入孔的内周的直径以 梯级方式从第一开口向在第一开口相反的一侧的第二开口减小。在这种情况下,优选对突 出部的形状和尺寸以及阶梯部的大小进行设定,使得在通过所述密封栓密封所述注入孔的 状态下,使突出部的侧面沿注入孔的整个圆周邻接上述至少一个阶梯部。由此,不仅在注 入孔的第一开口附近,而且在阶梯部附近,都可以形成突出部与注入孔紧密接触的密封部。 因此,可以以更大的可靠性提高密封结构的密封性能。此外,同样在至少一个阶梯部附近 形成的密封部中,压入构件(弹性材料)的压缩比、密封部的接触压力优选与上述在第一 开口附近的密封部的那些相似(压缩比:〇· 05~0· 15,密封部的最大接触压力:4. 5MPa~ 5. 5MPa) 〇
[0044] 此外,还优选注入孔的第一开口具有倒角部。由此,可以提高因弹性材料压缩而导 致的变形的突出部的表面与第一开口之间的粘着性,并且可以以更大的可靠性实现上述效 果。
[0045] 〈本发明的详细实施方式〉
[0046] 在下文中,将参照附图对根据本发明实施方式的密封式电池的密封结构进行说 明。在图1的透视图中,示出了作为施加了本发明的密封结构的密封式电池的实例的熔融 盐电池(使用熔融盐作为电解质的电池)的示意性构造。在图2和图3中示出了正极的示 意性构造。在图4和图5中不出了负极的不意性构造。
[0047] 示出的电池1是矩形熔融盐电池,并且包含未示出的层压电极组、电解质以及容 纳电极组和电解质的矩形铝电池壳10。电极组由在电池壳10的厚度方向上层压的正极2、 负极3和未示出的隔膜构成。电池壳10由例如顶部打开的封闭式容器主体(壳)12和阻 塞顶部开口的盖部(密封板)13构成。当组装电池1时,首先构造电极组并将其插入电池 壳10的容器主体12中。然后,是如下步骤:将熔融电解质注入容器主体12中从而用电解 质浸渍构成电极组的隔膜、正极2和负极3的间隙。
[0048] 在靠近密封板13 -侧的位置处设置外部正极端子14,其在与电池壳10电连接的 状态下穿透密封板13,在靠近密封板13另一侧的位置处设置外部负极端子15,其在与电池 壳10绝缘的状态下穿透密封板13。在密封板13的中心处设置安全阀(破坏阀)16,其用 于在电池壳10的内压急速升高时释放内部产生的气体。在靠近外部正极端子14与密封板 13的破坏阀16的位置处设置压力调节阀17,其用于在电池壳10的内压逐渐升高时将内部 生成的气体排出到外面。
[0049] 另外,在示出的电池1中,在靠近外部负极端子15与密封板13的安全阀16的位 置处设置注入孔18。注入孔18是用于在将发电元件(电极组和电解质)插入容器主体12 的内部并且将密封板13焊接至容器主体12的开口后将电解质注入电池壳10的内部的孔。 在向电池壳10中注入电解质完成后,用图6中示出的密封栓22等将注入孔18密封。另外, 密封结构至少包含注入孔18的内周和开口,以及密封栓22。此外,图1显示了其中注入孔 18打开的状态。
[0050] 各自构成层压电极组的正极2和负极3都是如图2~图5中所示的矩形片的形式。 层压电极组由多个正极2、多个负极3和多个置于其间的隔膜组成。在电极组内,所述多个 正极2和所述多个负极3在层压方向上交替排列。
[0051] 在各个正极2的一个端部可以形成正极引线片2c。通过将所述多个正极2的正极 引线片2c捆绑成束并将所述束连接至设置在电池壳10的密封板13上的外部正极端子14, 将所述多个正极2并联。相似地,在各个负极3的一个端部可以形成负极引线片3c。通过 将所述多个负极3的负极引线片3c捆绑成束并将所述束连接至设置在电池壳10的密封板 13上的外部负极端子15,将所述多个正极3并联。期望在电极组的一个端面上的水平方向 上,使正极引线片2c的束和负极引线片3c的束按间隔进行排列从而避免相互接触。
[0052] [正极]
[0053] 正极2含有正极集电器2a和固定至正极集电器2a的正极活性材料层2b。正极活 性材料层2b含有作为主要组分的正极活性材料并可能含有作为任选组分的粘合剂、导电 剂等。
[0054] 作为正极集电器2a,使用金属箱、金属纤维制成的无纺布、金属多孔体片等。构成 正极集电器的金属优选为铝、铝合金等,因为它们在正极电势下是稳定的;然而,所述金属 没有特别限制。用作正极集电器的金属箱的厚度为例如10 μ m~50 μ m,并且由金属纤维制 成的无纺布或金属多孔体片的厚度为例如100 μ m~600 μ m。如图2中所示,集电用引线片 2c可以与正极集电器形成为一体,或者通过焊接将单独形成的引线片连接至正极集电器。
[0055] 作为正极活性材料,从热稳定性或电化学稳定性的观点来看,优选使用含钠的过 渡金属化合物。作为含钠的过渡金属化合物,优选使用具有可以使钠在层间出入的层状结 构的化合物,但不特别限制于此。
[0056] 含钠的过渡金属化合物优选为选自例如铬酸钠(似〇02等)和铁取代的锰酸钠 (Na 2/3Fe1/3Mn2/302等)中的至少一种。另外,可以用另一种元素代替络酸钠中的一部分Cr或 Na,并且可以用另一种元素代替铁取代的锰酸钠的一部分Fe、Mn或Na。
[0057] 粘合剂起将正极活性材料互相粘合和将正极活性材料固定至正极集电器的作用。 作为粘合剂,可以使用氟树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等。
[0058] 要在正极中含有的导电剂的实例包括石墨、炭黑、碳纤维等。其中,因为少量的炭 黑可容易地形成足够的导电通路,所以炭黑是特别优选的。
[0059] [负极]
[0060] 负极3含有负极集电器3a和固定至负极集电器3a的负极活性材料层3b。对于负 极活性材料层3b,可以使用例如钠、钠合金或能够与钠合金化的金属。这种负极包含由例如 第一金属形成的负极集电器和覆盖负极集电器的至少一部分表面的第二金属。在本文中, 第一金属是不与钠合金化的金属,并且第二金属是与钠合金化的金属。
[0061] 作为由第一金属形成的负极集电器,使用金属箱、由金属纤维制成的无纺布、金属 多孔体片等。作为第一金属,优选铝、铝合金、铜、铜合金、镍、镍合金等,因为它们不与钠合 金化并且在负极电位下是稳定的。
[0062] 第二金属的实例包括锌、锌合金、锡、锡合金、硅、硅合金等。在这
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