专利名称：二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及二次电池。
背景技术：
将电机作为驱动源的电动汽车或混合动力汽车中，作为向电机供应电力的电池，广泛使用在壳体中容置电极体的锂离子二次电池。
在锂离子二次电池中，根据使用状态，存在从电极体发生的气体引起壳体内的内压上升的情况。
因此，在壳体上安装有当壳体内的内压超过上限时用于开放内压的安全阀。
现有技术中已知的安全阀的结构为在形成于壳体的开口部上粘帖金属箔，从而当金属箔受内压破裂时实现内压开放。
另外，专利文献I公开了如下技术，在壳体的表面通过激光加工等形成由槽状的刻印表示部构成的薄壁部，使得该薄壁部起到作为安全阀的功能。
专利文献1:日本特开2006-155971号公报。
但是，对于前者的现有技术，安全阀的结构复杂而不利于降低成本。
另外，对于后者的现有技术，由于提高加工精度有限，因此不利于提高安全阀工作的精度。发明内容
本发明是鉴于如上所述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种抑制成本的同时，有利于提高安全阀工作的精度的二次电池。
为了达到如上所述的目的，本发明的二次电池包括电极体和容置该电极体的壳体，其中所述壳体是通过折曲金属板，并将折曲的所述金属板的外缘彼此焊接而形成，在所述金属板的外缘作为安全阀形成比所述金属板的其它部位厚度薄的薄壁部。
并且，所述壳体包括:本体部，具有用于容置所述电极体的开放的容置空间；不同于所述本体部的盖部，设有与所述电极体连接的端子，且用于封闭所述容置空间；其中，所述薄壁部设在所述本体部。
另外，所述电极体由包含正极和负极的带体被多次卷绕而成的卷绕体构成，所述薄壁部相对所述卷绕体的端面而设置。
并且，位于所述薄壁部的外缘比所述薄壁部的其它部分厚度厚。
另外，位于所述薄壁部的外缘以及与该外缘相邻接的未形成所述薄壁部的外缘相重合而彼此焊接。
根据如上所述的本发明，具有安全阀功能的薄壁部形成在用于焊接的金属板的外缘，因此有利于简单且高精度地进行加工，并有利于抑制成本的同时，提高安全阀的工作精度。
根据如上所述的本发明，薄壁部并非形成在设有端子的盖部，而是形成在本体部上，因此壳体的内压变高，薄壁部破裂而气体排出时，从破裂的薄壁部泄漏的电解液很难接触到盖部的端子，从而有利于降低引起短路等的可能性。
根据如上所述的本发明，薄壁部相对卷绕体的端面而设置，因此薄壁部破裂时从卷绕体产生的气体可以顺畅地从薄壁部的破裂部分向外流出，从而有利于最有效地发挥作为安全阀的功能。
根据如上所述的本发明，位于薄壁部的外缘形成为比薄壁部的其它部分厚度厚，因此有利于确保薄壁部的焊接作业性。
根据如上所述的本发明，位于薄壁部的外缘与未形成薄壁部的外缘相重合而焊接，因此有利于确保薄壁部的焊接作业性。
图1 (A)为第一实施例的二次电池10的立体图；图1 (B)为将金属板24折曲而焊接形成的壳体14的本体部16的立体图；图1 (C)为折曲前的金属板24的平面图。
图2 (A)为示出将薄壁部30的外缘3002与半端面部26的外缘相对齐而焊接之第一例的图1 (A)的A-A线剖视图；图2 (B)为示出将薄壁部30的外缘3002与半端面部26的外缘相对齐而焊接之第二例的图1 (A)的A-A线剖视图；图2 (C)为示出将薄壁部30的外缘3002与半端面部26的外缘相对齐而焊接之第三例的图1 (A)的A-A线剖视图。
图3为示出将薄壁部30的外缘3002与半端面部26的外缘相重合而焊接之第四例的立体图。
图4为示出薄壁部30形状之变形例的二次电池10的立体图。
图5 (A)为第二实施例的二次电池10的立体图；图5 (B)为将金属板24折曲而焊接形成的壳体14的本体部16的立体图；图5 (C)为折曲前的金属板24的平面图。
图6 (A)为第三实施例的二次电池10的立体图；图6 (B)为将金属板24折曲而焊接形成的壳体14的本体部16的立体图；图6 (C)为折曲前的金属板24的平面图。
图7 (A)为第四实施例的二次电池10的立体图；图7 (B)为将金属板24折曲而焊接形成的壳体14的本体部16的立体图；图7 (C)为折曲前的金属板24的平面图。
图8 (A)为第五实施例的二次电池10的立体图；图8 (B)为将金属板24折曲而焊接形成的壳体14的本体部16的立体图；图8 (C)为折曲前的金属板24的平面图。
图9 ( A)为示出第一实施例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图；图9(B)为示出第二实施例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图；图9(C)为示出第二实施例之变形例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图；图9(D)为示出第三实施例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图；图9 (E)为示出第四实施例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图；图9 (F)为示出第五实施例的薄壁部30与卷绕体12A之端面的位置关系的平面图。
*符号说明*
10:二次电池12:电极体
14:壳体16:本体部
18:盖部20:金属板
22:底面部24:侧面部
26:半端面部28:端面部
30:薄壁部3002:外缘
32:安全阀42:底部面
44:侧面部46:盖部具体实施方式
(第一实施例)
以下，参照
本发明的实施例。
本实施例中，对二次电池由锂离子二次电池构成的情形进行说明，但本发明还可适用于除锂离子二次电池以外的二次电池。
如图1 (A)所示，本实施例的二次电池10包括电极体12以及容置所述电极体12的壳体14。
壳体14呈横向较长的矩形板状，包括本体部16和盖部18。
对于本体部16，将一张金属板20折曲，并将折曲的金属板20的外缘彼此焊接而形成。另外，在本说明书中“焊接”是指，包括使用了激光束等的焊接或基于锡焊的接合等所有方式。
金属板20的材料可以使用不锈钢、铝、钢等现有公知的各种金属材料。
图1 (C)示出了折曲前的金属板20。
金属板20包括底面部22、一对侧面部24以及四个半端面部26。
底面部22呈横向较长的矩形形状。
一对侧面部24呈横向较长的矩形形状，且与底面部22的相对长边分别连接。
各半端面部26分别与一对侧面部24的短边相连接。
如图1 (B)所示，对于金属板20，其底面部22与侧面部24的边界之处，以及侧面部24与半端面部26的边界之处被直角折曲。而且，互相相对的半端面部26的外缘彼此对齐而通过焊接相接合,并且构成半端面部26和底面部22的短边的外缘彼此对齐而通过焊接相接合。
如此，通过折曲并焊接来形成具有上部被开放的容置空间S的本体部16。
并且，通过半端 面部26的外缘彼此相焊接来形成本体部16的端面部28。
本实施例中，在四个半端面部26中的一个半端面部26上形成薄壁部30。
该薄壁部30形成为比金属板20的其它部分厚度薄一些。
薄壁部30起到二次电池10的安全阀32的功能，以用于排放从电极体12产生的内压。
薄壁部30形成在半端面部26的外缘，具体来讲，形成在焊接相对侧的半端面部26的边缘中相对齐之处。
因此，本实施例的安全阀32配置在壳体14之端面部28的宽方向的中间。
薄壁部30可使用对半端面部26进行压延或磨削等现有公知的各种加工方法来形成。
该情况下，因为薄壁部30包含半端面部26的外缘而形成，所以有利于简单实施高精度的加工。
例如，压延金属板20而形成薄壁部30时，可容易切断在压延过程中产生的薄壁部分中不作为薄壁部30所使用的部分，从而能够简单形成薄壁部30。
另外，因为薄壁部30包含半端面部26的外缘而形成，所以可简单且高精度地测量薄壁部30的厚度，从而有利于提高薄壁部30的厚度精度。
相反，在金属板24的外缘以外的部分难以形成高精度的薄壁部30，并且难以简单且高精度地测量在该些部分所形成的薄肉部30的厚度。
如图2 (A)、(B)所示，薄壁部30的外缘3002与该外缘3002被焊接的半端面部26的外缘2602相对齐而焊接。
该情况下，如图2 (A)所示，薄壁部30可以设置为比除了该薄壁部30以外的本体部16的外面更向内侧偏位，如图2 (B)所示，薄壁部30还可以设置为比除了该薄壁部30以外的本体部16的外面更向外侧偏位。
另外，将薄壁部30的外缘与半端面部26的外缘相对齐而焊接时，若薄壁部30的厚度与半端面部26的厚度之差越大，并且薄壁部30的厚度越小，则薄壁部30的焊接作业变得越难。
因此，如图2 (C)所示，如果将位于薄壁部30的外缘3002形成为比薄壁部30的其他部分厚度厚一些，则有利于确保薄壁部30的焊接作业性。
另外，代替将薄壁部30的外缘3002与半端面部26的外缘2602相对齐而焊接的方式，如图3所示，也可以将位于薄壁部30的外缘3002与焊接该外缘3002的相对侧的外缘2602，即不形成薄壁部30的外缘2602相重合而焊接。即，将位于薄壁部30的外缘形成为比邻接该外缘之不具有薄壁部30的外缘更突出，并将该突出部分用于焊接，从而有利于确保薄壁部30的焊接作业性。
另外，若薄壁部30的外缘3002焊接到半端面部26的外缘2602，则被焊接的薄壁部30的外缘3002的强度会变得高于薄壁部30的剩余部分。
若薄壁部30的强度变得过高，则当壳体14内的内压上升时，薄壁部30难以破裂。换言之，在薄壁部30的轮廓长度中，除外缘3002以外的轮廓部分的长度所占的比率越增力口，薄壁部30就越容易破裂。
例如，考虑如图1 (A)所示之薄壁部30的轮廓是半径尺寸为R的半圆形的情况，以及如图4所示之薄壁部30的轮廓是短边为R、长边为2R且将长边构成为外缘3002的长方形的情况。
此时，对于在薄壁部30的周长中，除外缘3002的周长相对外缘3002的长度所占的比率来讲，长方形要比半圆形高，因此长方形容易降低薄壁部30的强度而薄壁部30容易被破裂。
如此，根据所需的薄壁部30的容易破裂的程度，可合理地选择薄壁部30的轮廓形状或大小。
如图1 (A)所示，电极体12容置在本体部16的容置空间S中。
电极体12由将在正极与负极之间介入隔膜的带体卷绕多次的卷绕体12A构成。
更详细地，电极体12由正极、负极和二张隔膜构成。
正极呈长度比宽度大的带形状。
正极为三层结构，由位于厚度方向中央的正极集电箔、在其两面上形成的正极活性物质构成。正极集电箔通过未图示的连接部件与后述的正侧端子相连接。
正极集电箔使用铝箔，而正极活性物质使用钴酸锂等。
负极呈长度比宽度大的带形状。
负极为三层结构，由位于厚度方向中央的负极集电箔、在其两面上形成的负极活性物质构成。负极集电箔通过未图示的连接部件与后述的负侧端子相连接。
负极集电箔使用铜箔，而负极活性物质使用碳材料等。
二张隔膜呈长度比宽度大的带状，由锂离子可移动的多孔质的绝缘膜构成。
电极体12是正极和负极被二张隔膜介入而相重合后卷绕多次而构成，呈截面为扁平的长圆形状。
具体地，以隔膜、正极、隔膜、负极的顺序依次层叠，使得隔膜位于外侧，负极位于内侧后，进行多次卷绕。
卷绕体12A，其轴向垂直于端面部28而容置在容置空间S中。
本实施例中，如图9 (A)所示，薄壁部30与卷绕体12A的端面1202相对而设置。
盖部18通过焊接接合在本体部16上以用于封闭容置空间S。盖部18上设有与电极体12相连的正侧端子34和负侧端子36。
通过将盖部18接合到容置有电极体12的本体部16上，而组装呈横向较长的矩形板状的壳体14。
根据如上所述的本实施例，具有安全阀32功能的薄壁部30包含半端面部26的外缘而形成，因此有利于简单且高精度地加工薄壁部30。进而有利于抑制成本的同时提高安全阀32的工作精度。
另外，因从卷绕体12A产生的气体的压力(壳体14内的内压)，薄壁部30被破裂时，气体容易向卷绕体12A的轴向流出，而难以向与卷绕体12A的轴向垂直的方向流出。这是因为如前所述，卷绕体12A是将在正极与负极之间介入隔膜的带体卷绕多次而形成的结构。
从卷绕体12A产生的气体沿卷绕体12A的轴向流出。本实施例中，如图9 (A)所示，薄壁部30相对卷绕体12A的端面1202而设置。因此，薄壁部30位于从卷绕体12A所产生气体的排出方向上。进而，当薄壁部30破裂时，气体会通过最短距离更顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出。从而，有利于最有效地发挥作为安全阀32的功能。
另外，本实施例中，薄壁部30并非形成在设有端子34、36的盖部18，而是形成在本体部16上，因此在壳体14的内压变高，薄壁部30破裂而气体被排出时，从破裂的薄壁部30泄漏的电解液难以进一步接触到盖部18的端子34、36，从而有利于降低导致短路等的可能性。
(第二实施例)
以下，对第二实施例进行说明。
在第一实施例中，安全阀32配设在壳体14的端面部28之宽度方向的中间，而第二实施例与第一实施例的不同之处在于安全阀32配设在壳体14的端面部28之宽度方向的端部上。
另外，在以下的实施例中，与第一实施例同样或相同的部分，赋予相同的符号且省略或简单进行说明。
图5 (C)示出了折曲前的金属板20。
金属板20包括底面部22、一对侧面部24以及一对端面部28。
底面部22呈横向较长的矩形形状。
一对侧面部24分别呈横向较长的矩形形状，分别连接在底面部22的相对长边上。
一对端面部28分别连接在于一对侧面部24中的一个侧面部24的短边。
如图5 (B)所示，对于金属板20，其底面部22与侧面部24的边界之处，以及侧面部24与端面部28的边界之处被直角折曲。
并且，端面部28与侧面部24的外缘相对齐而焊接接合，端面部28与构成底面部22之短边的外缘相对齐而焊接接合。
如此，通过折曲并焊接来形成具有上部被开放的容置空间S的本体部16。
第二实施例中，薄壁部30形成在端面部28被焊接的外缘，更详细地，形成在与作为焊接相对侧的侧面部24的短边相对齐的位置。
从而，安全阀32在壳体14的端面部28中，相接于端面部28与一侧的侧面部24的交界线而配置。
另外，与第一实施例相同，卷绕体12A其轴向垂直于端面部28而容置在容置空间S中。
第二实施例具有如下两种可能的结构，S卩，如图9 (B)所示，和第一实施例相同地，薄壁部30相对卷绕体12A的端面1202所设置的结构，以及如图9 (C)所示，虽然薄壁部30设在卷绕体12A之端面1202的附近，但薄壁部30并非相对端面1202的结构。
根据这样的第二实施例，具有安全阀32功能的薄壁部30包含端面部28的外缘而形成，因此与第一实施例相同，有利于简单而高精度地加工薄壁部30。进而，有利于抑制成本的同时，提高安全阀32的工作精度。
另外，如图9 (B)所示，当薄壁部30相对卷绕体12A的端面1202而设置时，与第一实施例相同，在薄壁部30破裂时气体可通过最短距离顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出，从而有利于最有效地发挥作为安全阀32的功能。
另外，如图9 (C)所示，当薄壁部30并非相对卷绕体12A的端面1202而设在端面1202的附近时，从卷绕体12A产生的气体会沿着卷绕体12A的轴向流动，因此在薄壁部30破裂时气体可顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出，从而有利于充分发挥作为安全阀32的功能。
另外，与第一实施例相同，薄壁部30并非形成在设有端子34、36的盖部18，而是形成在本体部16上，因此有利于降低从破裂的薄壁部30泄漏的电解液所引起的端子34、36被短路等可能性。
(第三实施例)
以下，对第三实施例进行说明。
第三实施例中，与第一、第二实施例的不同之处在于安全阀32设置在包含壳体14的两个侧面部24中某一个侧面部24之外缘的位置上。
图6 (C)示出了折曲前的金属板20。
与第二实施例相同，金属板20包括底面部22、一对侧面部24以及一对端面部28，如图6 (B)所示，对本体部16的组装也与第二实施例相同而省略说明。
第三实施例中，薄壁部30形成在侧面部24被焊接的外缘上，更详细地，形成在与作为焊接相对侧的端面部28相对齐的位置。
另外，与第一实施例相同，卷绕体12A其轴向垂直于端面部28而容置在容置空间S中，因此如图9(D)所示，薄壁部30虽然不相对卷绕体12A的端面1202，但是设在端面1202的附近。
根据第三实施例，具有作为安全阀32功能的薄壁部30包含一侧的侧面部24的外缘而形成，因此与第一实施例相同，有利于简单且高精度地加工薄壁部30。从而，有利于抑制成本的同时，提高安全阀32的工作精度。
另外，如图9 (D)所示，虽然薄壁部30不相对卷绕体12A的端面1202，但是设置在端面1202的附近，因此从卷绕体12A产生的气体沿卷绕体12A的轴向流动，所以当薄壁部30破裂时气体可顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出，从而有利于充分发挥作为安全阀32的功能。
另外，与第一实施例相同，薄壁部30并非形成在设有端子34、36的盖部18，而是形成在本体部16上，因此有利于降低从破裂的薄壁部30泄漏的电解液所引起的端子34、36被短路等可能性。
(第四实施例)
以下，对第四实施例进行说明。
第四实施例中，与第一、第二实施例的不同之处在于安全阀32设置在包含壳体14的底面部22之外缘的位置。
图7 (C)示出了折曲前的金属板20。
与第一实施例相同，金属板20包括底面部22、一对侧面部24以及四个半端面部26，如图7 (B)所示，对本体部16的组装与第一实施例相同而省略说明。
第四实施例中，薄壁部30形成在底面部22的外缘，更详细地，形成在与作为焊接相对侧的端面部28 (两个半端面部26)的短边相对齐的位置上。
另外，卷绕体12A其轴向垂直于端面部28而容置在容置空间S中，因此如图9(E)所示，薄壁部30虽然不相对卷绕体12A的端面1202，但是设置在端面1202的附近。
盖部18通过焊接接合在本体部16上，以用于封闭容置空间S。在盖部18设有与电极体12连接的正侧端子34和负侧端子36。
通过将盖部18接合到容置有电极体12的本体部16上，可以组成呈横向较长的矩形板状的壳体14。
根据第四实施例，具有安全阀32功能的薄壁部30包含底面部22的外缘而形成，因此与第一实施例相同，有利于简单且高精度地加工薄壁部30。从而，有利于抑制成本的同时，提高安全阀32的工作精度。
另外，如图9 (E)所示，薄壁部30虽然不相对卷绕体12A的端面1202，但是设置在端面1202的附近，因此从卷绕体12A产生的气体沿卷绕体12A的轴向流动，当薄壁部30破裂时气体可顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出，从而有利于充分发挥作为安全阀32的功能。
另外，与第一实施例相同，薄壁部30并非形成在设有端子34、36的盖部18，而是形成在本体部16上，因此有利于降低从破裂的薄壁部30泄漏的电解液所引起的端子34、36被短路等可能性。
(第五实施例)
以下，对第五实施例进行说明。
第一至第四实施例中，说明了壳体14为扁平的矩形板状的情形，而在第五实施例中将说明壳体14为圆柱状的情形。
图8 (C)示出了折曲前的金属板40。
金属板40包括底面部42和侧面部44。
底面部42呈圆板状。
侧面部44呈长方形状。
薄壁部30形成在构成侧面部44的一侧短边的外缘上，更详细地，形成在与构成被焊接的侧面部44之另一侧短边的外缘相对齐的位置。
如图8 (B)所示，侧面部44被折曲成圆筒形状，构成侧面部44之短边的外缘彼此相对齐而通过焊接相接合。
另外，构成侧面部44之一侧长边的外缘与构成底面部22之圆周的外缘相对齐而通过焊接相接合。
如此，通过折曲并焊接来形成具有上部被开放的容置空间S的本体部16。
卷绕体12A其轴向与构成圆筒的侧面部44的直径方向相一致而容置在容置空间S中。
并且,如图9 (F)所示,薄壁部30相对卷绕体12A的端面1202而设置。
盖部46通过焊接接合在本体部16上，以用于封闭容置空间S。在盖部46上设置有与电极体12连接的正侧端子34和负侧端子36。
通过将盖部46接合到容置有电极体12的本体部16上，构成呈圆柱状的壳体14。
根据第五实施例，具有安全阀32功能的薄壁部30形成在侧面部42的外缘，因此与第一实施例相同，有利于简单且高精度地加工薄壁部30。从而，有利于抑制成本的同时，提高安全阀32的工作精度。
另外，如图9 (F)所示，薄壁部30相对卷绕体12A的端面1202而设置，因此与第一实施例相同，当薄壁部30破裂时气体可通过最短距离更顺畅地从薄壁部30的破裂部分向外流出，从而有利于最有效地发挥作为安全阀32的功能。
另外，与第一实施例相同，薄壁部30并非形成在设有端子34、36的盖部46，而是形成在本体部16上，因此有利于降低从破裂的薄壁部30泄漏的电解液所引起的端子34、36被短路等可能性。
在上述的实施例中，说明了壳体14为扁平的矩形板状或圆筒状的情形，但是壳体14的形状并非局限在矩形板状或圆筒状，本发明可适用于现有公知的具有各种形状之壳体的二次电池。
权利要求
1.一种二次电池，包括电极体和容置所述电极体的壳体，其特征在于: 所述壳体是通过折曲金属板，并将折曲的所述金属板的外缘彼此焊接而形成， 在所述金属板的外缘作为安全阀形成比所述金属板的其它部位厚度薄的薄壁部。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述壳体包括:本体部，具有用于容置所述电极体的开放的容置空间；不同于所述本体部的盖部，设有与所述电极体连接的端子，且用于封闭所述容置空间； 其中，所述薄壁部设在所述本体部。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于: 所述电极体由包含正极和负极的带体被多次卷绕而成的卷绕体构成， 所述薄壁部相对所述卷绕体的端面而设置。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于: 位于所述薄壁部的外缘比所述薄壁部的其它部分厚度厚。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于: 位于所述薄壁部的外缘比所述薄壁部的其它部分厚度厚。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于: 位于所述薄壁部的外缘以及与所述外缘相邻接的未形成所述薄壁部的外缘相重合而彼此焊接。
7.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于: 位于所述薄壁部的外缘以及与所述外缘相邻接的未形成所述薄壁部的外缘相重合而彼此焊接。
全文摘要
本发明提供一种有利于抑制成本且提高安全阀的工作精度的二次电池。该二次电池，包括电极体和容置该电极体的壳体，其中所述壳体是通过折曲金属板，并将折曲的所述金属板的外缘彼此焊接而形成，在所述金属板的外缘作为安全阀形成比所述金属板的其它部位厚度薄的薄壁部。
文档编号H01M2/12GK103165839SQ201210541200
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月13日 优先权日2011年12月16日
发明者谷山晃一, 原口和典, 北田耕嗣, 永田香织, 田川嘉夫 申请人:三菱自动车工业株式会社