专利名称：密闭型二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及密闭型二次电池，具体涉及简单地构成在密闭型二次电池的内部形成的、用于切断电流的电流切断装置的技术。
背景技术：
近年来，密闭型的二次电池在家电产品等中广泛使用，特别地，在锂离子二次电池中，由于能量密度高，因此也在电动汽车等中实用。上述二次电池在超过充分积蓄电荷的状态(满充电)地积蓄电荷时发生过充电， 从而存在发生正负极间的内部短路而产生电解液的分解所形成的气体的情况。其结果，二次电池的内部压力上升，成为二次电池发热或发生工作不良的原因。在将此类二次电池用作组电池的情况下，通过在每个电池设置控制电路来进行全部监视，而可与各电池的容量的波动和劣化速度的变化对应地防止过充电。但是，在全部的二次电池设置控制电路由于导致成本增加且重量和空间增加，因此很困难。另一方面，作为产生二次电池的过充电时的应对方法，使用在二次电池的内部压力到达一定值以上时使电连接部断开的、所谓内压反应型的电流切断装置的技术。具体地， 已知有以下技术，在二次电池的盖、电池盒设置导电性的隔膜(金属箔)，在二次电池的内部压力到达隔膜的反转压时，隔膜向导电板的相反侧反转，隔膜和导电板的接合断开而使电流切断的构成的电流切断装置等相关技术(例如，参照专利文献1、专利文献2)。专利文献1 特开2007-87730号公报；专利文献2 特开2007-227^3号公报。
发明内容
发明所要解决的问题但是，根据上述专利文献记载的现有技术，上述电流切断装置构成为盖和电池盒等电池主体和导电性的隔膜分别地即相当于电池主体另外地按照隔膜。因此，电池尺寸相对于电池容量的比例增大，且出现部件数量和设计空间的增加所导致的成本的增加。于是，本发明的目的是提供具备可实现电池尺寸的小型化且抑制部件数量和设计空间的、廉价且简单的构成所形成的电流切断装置的密闭型二次电池。用于解决问题的手段本发明的第一实施方式涉及的密闭型二次电池，具备具有导电性且在两端部形成底部的筒形状的壳体；收容在所述壳体的内部且固定在所述壳体的内部的电极体；和在所述壳体的内部在所述电极体的长度方向的两端部的每个配置的集电板，其特征在于构成为所述壳体的至少任一个底部的一部分形成为与所述集电板接触的接触部，该接触部与所述集电板电连接，从而使所述底部的任一个为正极、另一个为负极，因处于密闭状态的所述壳体的内部压力的上升，使得所述接触部向外侧膨胀，将所述接触部和所述集电板的电连接切断。
优选的是，所述接触部在因所述壳体的内部压力的上升而向外侧膨胀之后，即使所述壳体的内部压力下降，也维持向外侧膨胀的所述接触部和所述集电板的电连接被切断了的状态。优选的是，所述壳体形成为所述接触部比所述壳体的底部的周缘部向所述集电板侧凹陷，且所述接触部从所述周缘部起的凹陷量比形成所述接触部的部分的板厚度大。优选的是，所述壳体包括形成为一个端部开口的有底筒形状的、具有导电性的电池盒，和通过相对于所述电池盒在绝缘状态下设置而将所述电池盒的开口部封闭的、具有导电性的封口板，所述接触部构成为，通过在所述封口板或所述电池盒的底部的至少任一个形成，使所述封口板和所述电池盒的底部中的任一个为正极、另一个为负极。优选的是，所述壳体包括形成为两个端部开口的筒形状的电池盒，和通过相对于所述电池盒在绝缘状态下设置而将所述电池盒的各开口部封闭的、具有导电性的两个封口板，所述接触部构成为，通过形成于所述封口板的至少任一个，使所述封口板中的任一个为正极、另一个为负极。优选的是，在所述壳体的底部形成所述接触部的部分的板厚度形成为所述壳体的侧面部的板厚度以下。发明的效果根据本发明，由于不仅将壳体用作正极和负极，还将壳体的底部用作电流切断装置的隔膜，因此可制造不需要另外在电池主体上安装电流切断装置的、具备以廉价且简单构成所形成的电流切断装置的密闭型二次电池。
图1是表示第一实施方式涉及的密闭型二次电池的整体构成的部分剖开剖视图。图2是电池盒底部的端面图，(a)是第一实施方式涉及的密闭型二次电池的通常时的电池盒底部的端面图，(b)是该电池的内部压力上升时的电池盒底部的端面图。图3是表示电池盒的厚度和接触部的凹陷量的剖视图。图4是表示电流切断装置的过充电试验的结果的图。图5是表示第二实施方式涉及的密闭型二次电池的整体构成的部分剖开剖视图。图6是表示第三实施方式涉及的密闭型二次电池的整体构成的部分剖开剖视图。附图标记说明10密闭型二次电池 11电池盒Ilc接触部 12封口板21电极体22集电板
具体实施例方式其次，说明发明的实施方式。再有，本发明的技术范围不限于以下的实施例，广泛涉及从本说明书和附图记载的事项明了的本发明的真正意图的技术思想的整个范围。[密闭型二次电池10(第一实施方式)]首先，使用图1来说明本发明的第一实施方式涉及的密闭型二次电池10。如图1 所示，密闭型二次电池10具备具有导电性的作为圆筒形状的壳体的电池盒11和封口板12。电池盒11形成为一个端部开口的有底圆筒形状。而且，通过隔着绝缘体对在电池盒11上配置圆盘状的封口板12，用封口板12在与电池盒11绝缘的状态下将电池盒11 的开口部封闭。这样，上述壳体通过用封口板12将电池盒11的开口部封闭而被密闭。即，在本实施方式中，上述壳体具有作为与电池盒11的开口部相反侧的端部的电池盒底部1 Ia和封口板12这两个底部。此外，电池盒11的侧面形成上述壳体的侧面部lib。电池盒11和封口板12由铁、铝等金属形成，如上所述，具有导电性，但是，其原料没有限定。此外，在本说明书中，说明了上述壳体是圆筒形状的产品，但是，壳体也可以是方筒形状等，其形状不限于本说明书记载的形状。再有，采用以下构成，在封口板12形成有安全阀12a，在密闭型二次电池10的内部的压力极度上升的情况下启动而打开，通过将密闭型二次电池10的内部的气体放出到外部来确保安全性。此外，密闭型二次电池10在上述壳体的内部具备比上述壳体稍小的形成为圆筒形状的电极体21 ；和在电极体21的长度方向的两端部的每个配置的集电板22、22。在电极体21的两端部配置集电板22、22，在用圆环状的绝缘部件25、25包围集电板22、22的周围的状态下，插入将开口部用封口板12封闭前的电池盒11的内部。这样，将电极体21和集电板22、22隔着绝缘部件25、25而在电池盒11内固定，然后，用封口板12将电池盒11的开口部封闭，从而将电极体21和集电板22、22收置在电池盒11的内部。电极体21是将正极和负极隔着由多孔质体构成的隔板(隔离体，一夕)来层叠，且在轴芯21a的周围多次卷绕而形成的卷绕体。在正极和负极的层叠部分，分别担载包括正极活性物质或负极活性物质的混合材料(合材，合剤)。换言之，采用以下构成，在电极体21，将正极的混合材料担载部和负极的混合材料担载部隔着隔板而层叠，电极体21通过该层叠部分的正极、负极间的化学反应而进行充放电。再有，上述正极是在电子传导性的集电箔(例如铝等金属箔)的表面的一部分涂敷了含有正极活性物质的混合材料，同样地，上述负极是在电子传导性的集电箔(例如铜等金属箔)的表面的一部分涂敷了含有负极活性物质的混合材料。电极体21构成为上述正极在长度方向的一端突出，负极在另一端突出。在本实施方式中，电极体21的正极配置成向封口板12侧的一端突出，负极向电池盒底部Ila侧的一端突出。而且，在电极体21的封口板12侧的一端配置有正极侧集电板22a，在电池盒底部 Ila侧的一端配置有负极侧集电板22b。在如上述那样构成的密闭型二次电池10中，成为以下构成，通过分别地使封口板 12与正极侧集电板22a电连接且电池盒11与负极侧集电板22b电连接，从而从封口板12 和电池盒11取出电极体21产生的电力。具体地，在封口板12的内表面(电极体21侧的面)焊接导线部件沈，导线部件 26与正极侧集电板22a电接合，从而使封口板12与正极侧集电板22a电连接。另一方面，作为壳体的底部的电池盒底部Ila的一部分形成为接触部11c，以比电池盒底部Ila的周缘部更向负极侧集电板22b侧曲面状(圆顶状)地凹陷。而且，在接触部11c，电池盒底部Ila的内表面与负极侧集电板22b接触、电接合，从而使电池盒11与负极侧集电板22b电连接。
通过如上述那样地构成，使封口板12成为密闭型二次电池10的正极，电池盒底部 Ila成为密闭型二次电池10的负极。再有，在本实施方式中，为了减少接触部Ilc的电阻而采用以下构成，在接触部 Ilc形成多个突起lid、lld···，突起lid、lid···与负极侧集电板22b接触，从而接触部Ilc与负极侧集电板22b电接合。但是，也可采用以下构成，在接触部Ilc不形成突起lld、lld···， 而使接触部Ilc形成为平板状，使接触部Ilc与负极侧集电板22b接触。此外，在本实施方式中，构成为使接触部Ilc从电池盒底部Ila的周缘部曲面状地凹陷，但是，也可构成为例如从电池盒底部Ila的周缘部圆柱台状地凹陷的构成，其形状没有限定。[电流切断装置]其次，使用图2和图3来说明密闭型二次电池10的电流切断装置。密闭型二次电池10构成为，在上述壳体的内部压力上升时，接触部Ilc向外侧膨胀，从而将接触部Ilc和负极侧集电板22b的电连接切断。在通常的使用时，如图1和图2(a)所示，接触部Ilc与负极侧集电板22b接触而电接合，从而电池盒11与负极侧集电板22b电连接。但是，在例如密闭型二次电池10发生过充电且因而发生正负极间的内部短路而产生电解液的分解所形成的气体的情况下，通过密闭型二次电池10的内部压力达到一定值以上，而如图2(b)所示那样使接触部Ilc向外侧膨胀，将电连接切断。具体地，在因上述气体而使密闭型二次电池10的内部压力达到电池盒底部Ila的反转压时，接触部Ilc向负极侧集电板22b的相反侧反转，接触部Ilc和负极侧集电板22b 的接合断裂，从而切断电流。换言之，密闭型二次电池10通过将作为壳体的一部分的电池盒底部Ila构成为隔膜、￥八、7 A )，而成为电流切断装置。如上所述，本实施方式涉及的电流切断装置将作为电池主体的电池盒11和作为隔膜的电池盒底部Ila—体构成。即，采用以下构成，作为电池主体的一部分的电池盒底部 Ila成为隔膜。这样，由于不需要以往所需的用于安装另外的隔膜的部件和空间，因此可用廉价且简单的构成来缩小密闭型二次电池10的尺寸，且可防止部件数量和设计空间的增加。如图3所示，在电池盒底部Ila形成接触部Ilc的部分的板厚度Tb优选形成为上述壳体的侧面部lib的板厚度T以下。通过如上述那样构成，形成接触部Ilc的部分的刚性比壳体的侧面部lib的刚性这样，在密闭型二次电池10的内部压力高时，接触部Ilc易于向负极侧集电板22b 的相反侧反转。即，即使在发生过充电所导致的密闭型二次电池10的内部压力上升之类的紧急事态的情况下，通过壳体的侧面部lib维持其形状且使接触部IlC反转而向外侧膨胀， 也可马上将电流切断，且防止发生发热和/或工作不良之类的问题。再有，优选构成为，在接触部Ilc因密闭型二次电池10的内部压力的上升而向外侧膨胀的情况下，即使上述壳体的内部压力随后下降，向外侧膨胀的接触部Ilc也将维持其膨胀的形状，不会再次与负极侧集电板22b电连接。通过如上述那样地构成，可使电流切断装置的动作不可逆。即，可防止再利用电流切断装置曾经启动而将电流切断的密闭型二次电池10。具体地，如图3所示，接触部Ilc从电池盒底部Ila的周缘部的凹陷量H形成得比形成接触部Ilc的部分的板厚度Tb大。通过如上述那样地构成，接触部Ilc为了反转而需要的力变大，因此在接触部Ilc 曾经向外侧膨胀的情况下，即使随后上述壳体的内部压力下降也不会再次向内侧反转。[过充电试验]其次，关于本实施方式涉及的密闭型二次电池10的电流切断装置，使用图4来说明本发明的发明人进行的过充电试验的结果。本发明的发明人使密闭型二次电池10的电池盒11的侧面部lib的板厚度T为 1. 2mm,使在电池盒底部Ila形成接触部Ilc的部分的板厚度Tb为0. 6mm、0. 7mm、0. 8mm、 1. Omm或1. 2mm，使接触部lie从电池盒底部Ila的周缘部的凹陷量H为0. 5mm或1. 0mm，来进行密闭型二次电池10的过充电试验。具体地，在上述各条件的密闭型二次电池10中，因过充电试验而使壳体的内部压力上升，在此时调查接触部Ilc是否向外侧膨胀而将与负极侧集电板22b的电连接切断。此外，在因过充电试验而使壳体的内部压力上升后，调查在上述壳体的内部压力下降时接触部Ilc是否没有再次向负极侧集电板22b侧恢复而电连接。图4表示过充电试验的结果。在图4中，将在壳体的内部压力上升时(内压上升时)电流切断装置正常工作，且在本发明的发明人设定的内部压力以下切断电流的情况用〇表示，将在本发明的发明人假设的内部压力下没有切断电流的情况用X表示。此外，将曾经向外侧膨胀的接触部IlC在之后上述壳体的内部压力下降后(内压下降后)没有再次向内侧反转的情况用〇表示，将再次向内侧反转的情况用χ表示。如图4所示，形成接触部Ilc的部分的厚度Tb形成为电池盒11的侧面部lib的厚度T以下时，在使接触部Ilc从电池盒底部Ila的周缘部起的凹陷量H为0. 5mm的情况下， 在全部的试验中都观察到电流切断效果。此外，即使在使接触部Ilc的凹陷量H为1.0mm 的情况下，相对于电池盒11的侧面部lib的厚度T = 1. 2mm，在形成接触部Ilc的部分的厚度1 比0. 6mm、0. 7mm,0. 8mm小的情况下也可观察到高电流切断效果。如上所述，通过发明人进行的过充电试验确认到在电池盒底部Ila形成接触部 IlC的部分的厚度Tb形成为壳体的侧面部lib的厚度T以下，从而在密闭型二次电池10的内部压力高时，接触部IlC易于向负极侧集电板22b的相反侧反转。S卩，确认到了在过充电所导致的密闭型二次电池10的内部压力的上升之类的紧急事态发生的情况下，可适当地得到电流切断效果的状况。另一方面，如图4所示，在使接触部Ilc从电池盒底部Ila的周缘部的凹陷量H形成为形成接触部Ilc的部分的厚度Tb以下的情况下，在接触部Ilc在曾经向外侧膨胀后在上述壳体的内部压力下降时再次向内侧反转。与之相对，在使凹陷量H比厚度Tb大地形成的情况下，接触部Ilc在曾经向外侧膨胀后即使上述壳体的内部压力下降也没有再次向内侧反转。S卩，根据发明人进行的过充电试验而确认到通过使凹陷量H比厚度Tb大地形成， 能防止接触部Ilc在曾经向外侧膨胀后在上述壳体的内部压力下降时再次向内侧反转。
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[密闭型二次电池110(第二实施方式)]其次，使用图5来说明本发明的第二实施方式涉及的密闭型二次电池110。再有， 在以下的实施方式中说明的密闭型二次电池中，对于和已描述的实施方式共同的部分省略其说明。如图5所示，密闭型二次电池110具备具有导电性的作为圆筒形状的壳体的电池盒111和封口板112。与第一实施方式同样，电池盒111形成为一个端部开口的有底圆筒形状。而且，通过隔着绝缘体1M在电池盒111的开口部配置圆盘状的封口板112，而用封口板112在与电池盒111绝缘的状态下将电池盒111的开口部封闭。此外，密闭型二次电池110在上述壳体的内部具备比上述壳体稍小的形成为圆筒形状的电极体121 ；和在电极体121的长度方向的两端部的每个配置的集电板122、 122(正极侧集电板12 和负极侧集电板122b)。S卩，将电极体121和集电板122、122隔着绝缘部件125、125而固定在电池盒111，然后，用封口板112将电池盒111的开口部封闭。在如上述那样构成的密闭型二次电池110中，成为以下构成，通过分别地使封口板112与正极侧集电板12 电连接且电池盒111与负极侧集电板122b电连接，从而从封口板112和电池盒111取出电极体21产生的电力。具体地，在封口板112的一部分形成有接触部112c，以比封口板112的周缘部更向正极侧集电板12 侧凹陷。而且，在接触部112c，封口板112的内表面与正极侧集电板 122a接触、电接合，从而使封口板112与正极侧集电板12 电连接。另一方面，作为壳体的底部的电池盒底部Illa的内表面(电极体121侧的面)的一部分与负极侧集电板122b直接接触，从而电池盒111与负极侧集电板122b电连接。通过如上述那样地构成，而使封口板112成为密闭型二次电池110的正极，电池盒底部Illa成为密闭型二次电池110的负极。本实施方式涉及的密闭型二次电池110构成为，在上述壳体的内部压力上升时， 接触部112c向外侧膨胀，从而将接触部112c和正极侧集电板12 的电连接切断。S卩，在密闭型二次电池110的内部压力达到封口板112的反转压时，接触部112c 向正极侧集电板12 的相反侧反转，接触部112c和正极侧集电板12 的接合断裂，从而切断电流。换言之，本发明涉及的密闭型二次电池110通过将作为壳体的一部分的封口板 112构成为隔膜，而成为电流切断装置。如上所述，对于本实施方式涉及的电流切断装置，也构成为作为电池主体的一部分的封口板112成为隔膜。这样，由于不需要以往所需的用于安装另外的隔膜的部件和空间，因此可用廉价且简单的构成来缩小密闭型二次电池110的尺寸，且可防止部件数量和设计空间的增加。[密闭型二次电池210(第三实施方式)]其次，使用图6来说明本发明的第三实施方式涉及的密闭型二次电池210。图6所示的密闭型二次电池210具备形成为圆筒形状的电池盒211和正极侧封口板212a、负极侧封口板21沘。电池盒211形成为两个端部开口的圆筒形状。而且，通过隔着绝缘体2 在绝缘状态下在电池盒211的正极侧配置圆盘状的正极侧封口板21 ,且隔着绝缘体2M在绝缘状态下在电池盒211的负极侧配置负极侧封口板212b，从而用正极侧封口板21加和负极侧封口板212b将电池盒211的两个开口部封闭。此外，密闭型二次电池210在上述壳体的内部具备比上述壳体稍小的形成为圆筒形状的电极体221 ；和在电极体221的长度方向的两端部的每个配置的集电板222、 222(正极侧集电板22 和负极侧集电板222b)。即，将电极体221和集电板222、222隔着绝缘部件225、225而固定在电池盒211，然后，用正极侧封口板21加、负极侧封口板212b将电池盒211的两个开口部封闭。在如上述那样构成的密闭型二次电池210中，成为以下构成，通过分别地使正极侧封口板21 与正极侧集电板22 电连接且负极侧封口板212b与负极侧集电板222b电连接，从而从正极侧封口板21 和负极侧封口板212b取出电极体221产生的电力。具体地，在正极侧封口板21 的内表面(电极体221侧的面)焊接导线部件226， 导线部件226与正极侧集电板22 电接合，从而正极侧封口板21 与正极侧集电板22 电连接。另一方面，负极侧封口板212b的一部分形成有接触部212c，以相比负极侧封口板 212b的周缘部向负极侧集电板222b侧凹陷。而且，在接触部212c，负极侧封口板212b的内表面与负极侧集电板222b接触、电接合，从而负极侧封口板212b与负极侧集电板222b 电连接。通过如上述那样地构成，使正极侧封口板21 成为密闭型二次电池210的正极， 负极侧封口板212b成为密闭型二次电池210的负极。本实施方式涉及的密闭型二次电池210构成为，在上述壳体的内部压力上升时， 接触部212c向外侧膨胀，从而将接触部212c和负极侧集电板222b的电连接切断。S卩，在密闭型二次电池210的内部压力达到负极侧封口板212b的反转压时，接触部212c向负极侧集电板222b的相反侧反转，接触部212c和负极侧集电板222b的接合断裂，从而切断电流。换言之，密闭型二次电池210通过将作为壳体的一部分的负极侧封口板 212b构成为隔膜，而成为电流切断装置。如上所述，对于本实施方式涉及的电流切断装置，也构成为作为电池主体的一部分的负极侧封口板212b成为隔膜。这样，由于不需要以往所需的用于安装另外的隔膜的部件和空间，因此可用廉价且简单的构成来缩小密闭型二次电池210的尺寸，且可防止部件数量和设计空间的增加。再有，在本说明书中，采用以下构成，壳体的一个底部的一部分作为接触部而与集电板电连接，在上述壳体的内部压力上升时，通过上述接触部向外侧膨胀而切断上述接触部和上述集电板的电连接，但是，上述接触部也可在壳体的两个底部形成。即，也可成为使两个底部成为电流切断装置的构成。产业上的利用可能性本发明适用于内部具备电流切断装置的密闭型二次电池，特别适用于简单地构成该电流切断装置的技术。
权利要求
1.一种密闭型二次电池，具备具有导电性且在两端部形成底部的筒形状的壳体；收容在所述壳体的内部且固定在所述壳体的内部的电极体；和在所述壳体的内部在所述电极体的长度方向的两端部的每个配置的集电板，其特征在于构成为所述壳体的至少任一个底部的一部分形成为与所述集电板接触的接触部，该接触部与所述集电板电连接，从而使所述底部的任一个为正极、另一个为负极，因处于密闭状态的所述壳体的内部压力的上升，使得所述接触部向外侧膨胀，将所述接触部和所述集电板的电连接切断。
2.根据权利要求1所述的密闭型二次电池，其中，所述接触部在因所述壳体的内部压力的上升而向外侧膨胀之后，即使所述壳体的内部压力下降，也维持向外侧膨胀的所述接触部和所述集电板的电连接被切断了的状态。
3.根据权利要求1或2所述的密闭型二次电池，其中，所述壳体形成为所述接触部比所述壳体的底部的周缘部向所述集电板侧凹陷，且所述接触部从所述周缘部起的凹陷量比形成所述接触部的部分的板厚度大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密闭型二次电池，其中，所述壳体包括形成为一个端部开口的有底筒形状的、具有导电性的电池盒，和通过相对于所述电池盒在绝缘状态下设置而将所述电池盒的开口部封闭的、具有导电性的封口板，所述接触部构成为，通过在所述封口板或所述电池盒的底部的至少任一个形成，使所述封口板和所述电池盒的底部中的任一个为正极、另一个为负极。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的密闭型二次电池，其中，所述壳体包括形成为两个端部开口的筒形状的电池盒，和通过相对于所述电池盒在绝缘状态下设置而将所述电池盒的各开口部封闭的、具有导电性的两个封口板，所述接触部构成为，通过形成于所述封口板的至少任一个，使所述封口板中的任一个为正极、另一个为负极。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密闭型二次电池，其中，在所述壳体的底部形成所述接触部的部分的板厚度形成为所述壳体的侧面部的板厚度以下。
全文摘要
本发明提供不需要另外在电池主体上安装电流切断装置的、具备以廉价且简单构成所形成的电流切断装置的密闭型二次电池。密闭型二次电池(10)的构成为，在上述壳体的内部具备电池盒(11)和封口板(12)、电极体(21)、集电板(22、22)，在电池盒底部(11a)的一部分形成接触部(11c)以比该电池盒底部(11a)的周缘部向负极侧集电板(22b)侧凹陷，在接触部(11c)，电池盒底部(11a)的内表面与负极侧集电板(22b)接触，且因处于密闭状态的上述壳体的内部压力的上升而使接触部(11c)向外侧膨胀，将接触部(11c)和负极侧集电板(22b)的电连接切断。
文档编号H01M10/04GK102428593SQ20108002117
公开日2012年4月25日 申请日期2010年3月19日 优先权日2009年5月15日
发明者伊藤胜巳, 铃木哲 申请人:丰田自动车株式会社