蓄电元件及蓄电元件的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓄电元件，其具备：正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体，其具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部；收容该电极体的壳体，该壳体在内表面具有从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部，与所述平坦部正交的方向上的所述折回部的最大外部尺寸大于与所述凸部接触的位置处的与所述平坦部正交的方向上的所述交界区域的外部尺寸。
【专利说明】蓄电元件及蓄电元件的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及蓄电元件及蓄电元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，作为各种设备的电源而提供有可充放电的卷绕型的蓄电元件。此类蓄电元件具备:包括以相互绝缘的状态卷绕的正极板及负极板的扁平状的电极体；收容该电极体的壳体；配置在壳体的外侧的一对外部端子(例如，参照专利文献1(日本特开2007-103263号公报)及专利文献2 (日本特开2011-165515号公报))。
[0003]电极体的正极板与一对外部端子中的一方的外部端子电连接。与此相对地，电极体的负极板与一对外部端子中的另一方的外部端子连接。由此，蓄电元件构成为经由正极用及负极用的外部端子而使电极体充放电。
[0004]然而，此类蓄电元件有时作为在驱动时产生振动的设备(例如，混合动力电动机动车(HEV)、电动机动车(EV)、电动自行车、飞机、船舶等各种设备)的电源而被搭载。在该情况下，电极体具有承受设备的振动而在壳体内进行移动(摆动)的倾向。因此，伴随着电极体的移动(摆动)，存在电极体与壳体干涉或使电极体扭转、弯曲的情况。其结果是，当现有的蓄电元件在振动环境下使用时，可能存在电极体损伤而导致性能降低的情况。
【发明内容】
[0005]本发明的课题在于，提供一种能够抑制因振动的影响而导致电极体移动并抑制电极体的损伤的蓄电元件及蓄电元件的制造方法。
[0006]本发明所涉及的蓄电元件具备:正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体，其具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部；收容该电极体的壳体，该壳体在内表面上具有从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部，与所述平坦部正交的方向上的所述折回部的最大外部尺寸大于与所述凸部接触的位置处的与所述平坦部正交的方向的所述交界区域的外部尺寸。
[0007]本发明所涉及的蓄电元件的制造方法具备:将正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体收容在壳体内的电极体收容工序，所述电极体具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部；在所述壳体的内表面上形成从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部之间的交界区域直接或间接地接触的凸部的凸部形成工序。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的一实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的整体立体图。
[0009]图2是上述实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的剖视图。
[0010]图3是上述实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的剖视图。[0011]图4是本发明的另一实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的整体立体图。
[0012]图5是图4所示的蓄电元件(电池)的剖视图。
[0013]图6是本发明的其他实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的剖视图。
[0014]图7是本发明的另一其他实施方式所涉及的蓄电元件(电池)的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]本发明所涉及的蓄电元件具备:正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体，所述电极体具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部；壳体，所述壳体收容该电极体，该壳体在内表面上具有从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部，与所述平坦部正交的方向上的所述折回部的最大外部尺寸大于与所述凸部接触的位置处的与所述平坦部正交的方向上的所述交界区域的外部尺寸。
[0016]根据上述结构的蓄电元件，在壳体的凸部卡住折回部，从而限制电极体的移动(摆动)。更具体地进行说明，折回部通过相互绝缘的正极板与负极板折回(改变方向)而形成。伴随于此，折回部的正极板及负极板比较紧密地重合。因此，折回部比平坦部难以变形(难以挠曲)。由此，当电极体意欲在从折回部朝向平坦部的方向上移动时，折回部不越过凸部而处于与该凸部卡住的状态。因此，能够抑制电极体在壳体内的移动(摆动)，从而抑制电极体的损伤。
[0017]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述壳体在外表面具有凹部，所述凸部伴随着该凹部的形成而形成。如此一来,通过形成凹部，凸部也一并形成。因此,无需将凸部作为单独构件，从而能够实现成本降低和制造工序的简化。
[0018]作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述凸部沿与所述电极体的所述中心线相同的方向延伸形成。如此一来，凸部与交界区域的广阔范围接触。因此，电极体的被限制的部分变多，从而抑制电极体的移动(摆动)。另外，通过在壳体的内表面上形成上述结构的凸部，由此壳体的强度提高。因此，能够抑制因充放电而导致的内压上升所伴随的壳体的鼓出。
[0019]作为本发明的另一个方式，可以构成为，还具备固定在所述壳体的内表面上且支承所述电极体的集电体，所述凸部与所述一对折回部中的所述集电体被固定的一侧的折回部和所述平坦部的交界区域对应形成。如此一来，壳体的凸部与集电体相对于壳体的固定的一侧的交界区域接触。伴随于此，能够抑制电极体及集电体的摆动。因此，不仅能够抑制电极体的损伤，还能够抑制集电体的损伤。
[0020]作为本发明的一个方式，可以构成为，和与所述凸部接触的所述交界区域连续的所述折回部的顶部与所述壳体的内表面直接或间接地接触。如此一来，根据凸部相对于交界区域的接触(凸部相对于折回部的卡住)，能够抑制电极体向从折回部朝向平坦部的方向的移动。另外，折回部的顶部与壳体直接或间接地接触，由此能够抑制电极体向从平坦部朝向折回部的方向的移动(由凸部限制的移动方向的相反侧的移动)。
[0021]作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述凸部从外侧与所述交界区域中的所述平坦部直接或间接地接触。如此一来，能够限制电极体整体的摆动。更具体而言，平坦部的正极板及负极板存在以越是朝向中央变得越粗的方式层叠的倾向。因此，交界区域中的平坦部的正极板及负极板与折回部相比处于容易挠曲的状态。因此，通过使凸部与交界区域的平坦部接触，该凸部处于包着折回部的状态。由此，能够抑制电极体整体的摆动。
[0022]在该情况下，可以构成为，所述凸部形成在该凸部与所述折回部的曲率中心之间的沿着所述平坦部的方向上的距离在所述折回部的内侧最内周的曲率半径以上的位置。如此一来,凸部充分地包着电极体的折回部。因此,能够充分地抑制电极体的摆动。
[0023]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述凸部包括:第一凸部，所述第一凸部与所述折回部的一端部和所述平坦部的交界区域对应形成；第二凸部，所述第二凸部与所述折回部的另一端部和所述平坦部的交界区域对应形成。如此一来，电极体能够被两侧的凸部(第一凸部及第二凸部)夹住。由此，电极体被限制，从而能够充分地抑制电极体的摆动。
[0024]作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述凸部与位于所述一对折回部和所述平坦部之间的两个交界区域分别对应设置。如此一来，能够抑制电极体从一对折回部的任一方侧向另一方侧的移动。即，能够充分地抑制电极体整体朝向一对折回部的排列方向进行移动。
[0025]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述正极板及所述负极板至少在所述交界区域中的与所述凸部对应的位置上紧密地层叠。如此一来，能够有效地抑制电极体的移动(摆动)。更具体地进行说明。若正极板及负极板至少在交界区域中的与凸部对应的位置上紧密地层叠，则即使因凸部的接触而使电极体的交界区域局部地挠曲(即使朝内侧发生位移)，由于在电极体的内侧紧密层叠的正极板及负极板的存在，也能够阻止位于外周侧的正极板及负极板朝内侧较大地位移。由此，成为凸部充分地包着电极体(折回部)的状态，其结果是，能够抑制电极体在壳体内的摆动。
[0026]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述壳体为金属制。
[0027]作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述电极体具备设在第一端部上的正极引线部和设在所述第一端部的相反侧的第二端部上的负极引线部，所述凸部与所述平坦部中的所述正极引线部和所述负极引线部之间直接或间接地接触。
[0028]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述电极体收容在具有绝缘性的树脂片材或树脂袋内。
[0029]在该情况下，可以构成为，所述电极体隔着所述树脂片材或所述树脂袋而与所述凸部间接地接触。
[0030]作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述电极体收容在具有绝缘性的树脂片材或树脂袋内，所述折回部的顶部隔着所述树脂片材或所述树脂袋而与所述壳体的内表面间接地接触。
[0031 ] 另外，作为本发明的一个方式,可以构成为,所述凸部通过位于所述一对折回部中的一方与所述平坦部之间的一方的交界区域和位于所述一对折回部中的另一方与所述平坦部之间的另一方的交界区域。
[0032]另外，作为本发明的另一个方式，可以构成为，所述电极体在所述电极体的中央部
具有空洞。
[0033]本发明所涉及的蓄电元件的制造方法具备:将正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体收容在壳体内的电极体收容工序，所述电极体具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部；在所述壳体的内表面上形成从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部的凸部形成工序。
[0034]作为本发明的一个方式，可以构成为，所述凸部形成工序在所述电极体收容工序之后进行。
[0035]如上所述，本发明所涉及的蓄电元件能够起到可抑制电极体因振动的影响而移动并抑制电极体的损伤这样优异的效果。
[0036]以下，参照附图对本发明所涉及的蓄电元件的一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，作为蓄电元件的一个例子而对锂离子电池(以下，仅称电池)进行说明。
[0037]如图1及图2所示，电池Ps具备包括相互绝缘的正极板11及负极板12的扁平状的电极体I和收容电极体I的壳体3。更具体而言，电池Ps具备:扁平状的电极体I ;与该电极体I的正极板11及负极板12中对应的极性的极板电连接的一对集电体2、2 ;用于收容电极体I及一对集电体2、2的壳体3 ;分别配置在壳体3的外侧的一对外部端子4、4。
[0038]此外，本实施方式所涉及的电池Ps具备:分别与一对集电体2、2中对应的极性的集电体2连接的一对铆钉5、5 ;分别将一对外部端子4、4中对应的极性的外部端子4和一对铆钉5、5中对应的极性的铆钉5连接的一对连接杆6、6。伴随于此，如图2所示，电池Ps具备:分别以与一对铆钉5、5中对应的铆钉5的配置对应的方式沿着壳体3的内表面配置的一对内部衬垫7、7 ;分别以与一对铆钉5、5中对应的铆钉5的配置对应的方式沿着壳体3的外表面配置的一对外部衬垫8、8。
[0039]电极体I除了包括正极板11及负极板12之外还包括具有电绝缘性的间隔件10。间隔件10、正极板11、及负极板12形成为带状。正极板11、负极板12及间隔件10以长边方向一致的状态重叠，并在该长边方向上卷绕。而且，电极体I具有:将沿第一方向(附图中为X轴方向)延伸的中心线CL夹在中间而对置的一对折回部17、17 ;位于上述一对折回部17、17之间的平坦部18。
[0040]更具体地进行说明。如图3所示，电极体I在与第一方向正交的第二方向(附图中为Y轴方向)上具有短轴，并且在与第一方向及第二方向正交的第三方向(附图中为Z轴方向)上具有长轴。而且，电极体I具有:形成在第三方向(长轴方向)的两端的一对折回部17、17 ;位于一对折回部17、17之间的平坦部18。
[0041]一对折回部17、17各自形成为圆弧状。伴随于此，在折回部17、17中，越是朝向层叠方向的内侧，则正极板11及负极板12的曲率半径R越是变小。而且，在折回部17、17中，间隔件10、正极板11、及负极板12被紧密地层叠。
[0042]平坦部18在一对折回部17、17之间沿第三方向延伸。平坦部18包括配置在中心线CL的两侧的一对层叠部18a、18b。在平坦部18 (—对层叠部18a、18b)中，间隔件10、正极板11、及负极板12比折回部17、17 (间隔件10、正极板11、负极板12)粗地层叠。
[0043]更具体地进行说明。平坦部18 (—对层叠部18a、18b)与紧密层叠间隔件10、正极板11及负极板12的折回部17连接。伴随于此，在平坦部18(—对层叠部18a、18b)中，间隔件10、正极板11、及负极板12以越是从折回部17侧朝向中央(中心线CL)侧则越是变粗的方式层叠。即，在平坦部18 (—对层叠部18a、18b)中，间隔件10、正极板11、及负极板12以越是从中央(中心线CL)朝向折回部17侧则越是变密的方式层叠。[0044]需要说明的是，平坦部18的间隔件10、正极板11、及负极板12难以形成为在一对折回部17、17之间沿第一方向及第三方向笔直地延伸的形态(扩展的形态)，实际上，在第一方向及第三方向的至少任一方的方向上形成为弯曲的形态、或形成为波动的形态。因此，平坦部18并不完全地局限于平坦的结构，还包含从第二方向观察时扩展成面状而形成的结构。
[0045]一对层叠部18a、18b将一对折回部17、17的端部彼此连接。即，一对层叠部18a、18b中的一方的层叠部18a将一对折回部17、17的一方的端部彼此连接，一对层叠部18a、18b中的另一方的层叠部18b将一对折回部17、17的另一方的端部彼此连接。由此，一对层叠部18a、18b在第二方向上排列配置，在一对折回部17、17之间形成正极板11及负极板12将间隔件10夹在中间而交替层叠的平坦部18。
[0046]回到图2，电极体I具有仅正极板11存在的正极引线部13和仅负极板12存在的负极引线部14。更具体而言，电极体I在第一方向上具有第一端部和相反侧的第二端部。而且，正极板11及负极板12在与长边方向正交的方向上以相对地发生位置偏移的状态重叠。由此，在电极体I中，在第一端部上形成有正极引线部13，并且在第二端部上形成有负极引线部14。
[0047]本实施方式所涉及的电极体I如上所述形成为扁平状。因此，正极引线部13及负极引线部14以沿着平坦部18 (第三方向)的方式形成。伴随于此，电池Ps具备用于捆束正极引线部13的正极接线柱构件15和用于捆束负极引线部14的负极接线柱构件16。
[0048]一方的集电体(以下,称作正极集电体)2通过对金属板进行弯曲加工而形成。正极集电体2具有第一端部及第二端部。正极集电体2的第一端部侧固定在壳体3的内表面上。与此相对地，正极集电体2的第二端部侧以沿着电极体I的平坦部18的状态与电极体I连接。
[0049]更具体地进行说明。正极集电体2具备:沿着第三方向配置的第一连接部(以下，称作正极第一连接部)20 ;从该正极第一连接部20延伸的第二连接部(以下，称作正极第二连接部)21。
[0050]正极第一连接部20具有与正极第二连接部21连接的第一端部和第一端部的相反侧的第二端部。正极第一连接部20与正极引线部13连接。在本实施方式中，正极第一连接部20在第一端部与第二端部之间具备沿第一方向延伸的连接片(以下，称作正极连接片)22。正极连接片22插入到电极体I的端部，并焊接于捆束正极引线部13的正极接线柱构件15。
[0051]正极第二连接部21固定在壳体3上，并且与外部端子(后述的正极外部端子)4电连接。正极第二连接部21以在第一方向上较长的方式形成。在正极第二连接部21上设有用于供铆钉5穿过的贯通孔25。
[0052]另一方的集电体(以下，称作负极集电体)2的基本形态与正极集电体2通用。因此，对于上述正极集电体2的上述说明文将文中的“正极”替换成“负极”就成为负极集电体2的说明文。因此，对于正极集电体2的说明文代用作负极集电体2的说明。
[0053]如图3所示，壳体3在内表面具有同电极体I的折回部17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2接触的凸部300a、300b。
[0054]更具体地进行说明。如图2及图3所示，壳体3具备壳体主体30和盖体31。壳体主体30包括:一对第一壁部32、32，其各自具有第一端部及该第一端部的相反侧的第二端部，且在第一方向上隔开间隔地相互对置；一对第二壁部33、33，其各自具有第一端部及该第一端部的相反侧的第二端部，且在一对第一壁部32、32之间在第二方向上隔开间隔地相互对置；底部34,其封闭一对第一壁部32、32的第一端部及一对第二壁部33、33的第一端部的包围区域。而且，在壳体主体30中，在一对第一壁部32、32的第二端部及一对第二壁部33、33的第二端部包围的区域形成有与底部34对应的开口部35。
[0055]壳体主体30通过对金属板进行加工(例如，拉深加工、弯曲加工等)而形成。伴随于此，一对第一壁部32、32、一对第二壁部33、33及底部34分别形成为板状。如图3所示，在第二壁部33、33的内表面上设有凸部300a、300b。另外，在第二壁部33、33的外表面(壳体3的外表面)上形成有凹部301a、301b。
[0056]在本实施方式中，凸部300a、300b伴随着凹部301a、301b的形成而形成在第二壁部33、33的内表面上。板状的第二壁部33、33被局部模压(冲压)，并使被模压的部分沿板厚方向塑性变形。由此，凹部301a、301b形成在被模压的部分的外侧，并且凸部300a、300b形成在被模压的部分的内侧。即，通过相对于第二壁部33、33的局部模压，被模压的部分的外表面朝内部侧压入而形成凹部301a、301a，并且被模压的部分的内表面朝内部侧挤出(鼓出)而形成凸部300a、300b。因此，凸部300a、300b及凹部301a、301a利用一次模压而同时形成。
[0057]在本实施方式中，如图1所示，凸部300a、300b沿着与电极体I的中心线CL相同的方向延伸形成。如图3所示，凸部300a、300b设在电极体I的折回部17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2，且至少设在与集电体2(正极集电体2、负极集电体2)的第一端部(固定在壳体3上的正极第二连接部21、负极第二连接部21)侧的交界区域Dsl对应的位置上。在本实施方式中，凸部300a、300b与位于一对折回部17、17和平坦部18之间的两个交界区域Dsl、Ds2分别对应设置。
[0058]在本实施方式中，凸部300a、300b包括:与折回部17的一端部和平坦部18的交界区域Dsl对应形成的第一凸部300a、第二凸部300b ;与折回部17的另一端部和平坦部18的交界区域Ds2对应形成的第一凸部300a、第二凸部300b。S卩，凸部300a、300b包括:第一凸部300a、300a，它们与折回部17、17和平坦部18的交界区域Dsl、Ds2对应，且形成在与平坦部18的一方的层叠部18a侧对置的一方的第二壁部33上；第二凸部300b、300b，它们与折回部17、17和平坦部18的交界区域Dsl、Ds2对应，且形成在与平坦部18的另一方的层叠部18b侧对置的另一方的第二壁部33上。因此，在本实施方式中，在与平坦部18 ( —对层叠部18a、18b)对置的一对第二壁部33、33的内表面上分别设有在第三方向上隔开间隔的两个凸部(第一凸部300a、300a，第二凸部300b、300b)。
[0059]在本实施方式中，凸部300a、300b以与交界区域Dsl、Ds2的平坦部18接触的方式设置。具体地进行说明。电极体I的交界区域Dsl、Ds2在第三方向(折回部17、17与平坦部18排列的方向)上具有宽度。因此，交界区域Dsl、Ds2包含折回部17的一部分与平坦部18的一部分。伴随于此，在本实施方式中，凸部300a、300b以与交界区域Dsl、Ds2中的平坦部18接触的方式配置。凸部300a、300b设在该凸部300a、300b与折回部17的曲率中心在沿着平坦部18的方向(第三方向)上的距离形成为所述折回部17的内侧最内周的曲率半径R以上的位置上。[0060]而且，伴随着凸部300a、300b与电极体I的交界区域Dsl、Ds2接触，在电极体I中，与平坦部18正交的方向(第二方向)上的折回部17的最大外部尺寸Yl大于与凸部300a、300b接触的位置处的与平坦部18正交的方向(第二方向)上的交界区域Dsl、Ds2的外部尺寸Y2。即，与平坦部18正交的方向(第二方向)上的折回部17的最大外部尺寸Yl大于相互对置的一对第二壁部33、33的凸部300a、300b的前端彼此的间隔。
[0061]而且，折回部17的顶部17a的同与凸部300a、300b接触的交界区域Ds2连续的折回部17的顶部17a与壳体3的内表面直接或间接地接触。在本实施方式中，一对折回部17、17中的位于与壳体3 (壳体主体30)的底部34对置的折回部17的外周上的顶部17a与该底部34间接地接触。
[0062]具体而言，电极体I以收容在具有电绝缘性的树脂片材或树脂袋(未图示)内的状态收容在壳体3内。伴随于此，位于与壳体3 (壳体主体30)的底部34对置的折回部17的外周上的顶部17a以将树脂片材或树脂袋夹在中间的方式与底部34间接地接触。需要说明的是，相反侧的折回部17与壳体3的盖体31对置。然而，由于在盖体31的内表面上配置有集电体2、内部垫片7，因此该折回部17与盖体31非接触地配置。
[0063]回到图2，盖体31由金属板构成。盖体31以关闭壳体主体30的开口区域35的状态焊接于壳体主体30。由此，壳体3的内部空间气密地形成。在盖体31上设有在第一方向上隔开间隔地配置的一对贯通孔36、36(以下，将一方的贯通孔称作正极贯通孔36、将另一方的贯通孔称作负极贯通孔36)。
[0064]外部端子4与电负载或其他电池连接。一方的外部端子(以下，称作正极外部端子)4具备轴状的端子部40、与该端子部40的一端连结的头部41。端子部40构成为可与未图示的阴螺纹构件(例如，螺母)螺合。即，正极外部端子4采用螺栓端子。需要说明的是，正极外部端子4通过使头部41与固定在壳体3 (盖体31)上的止回构件42卡合来阻止伴随阴螺纹构件螺合的随动。
[0065]另一方的外部端子(以下，称作负极外部端子)4形成为与正极外部端子4相同的形态。因此，对于正极外部端子4的上述说明文通过将文中的“正极”替换为“负极”而成为负极外部端子4的说明文。因此，对于正极外部端子4的说明文代用作负极外部端子4的说明。
[0066]一方的铆钉(以下，称作正极铆钉)6具备:可塑性变形(铆接处理)的轴状的第一铆钉部50 ;可塑性变形(铆接处理)的轴状的第二铆钉部51 ;将第一铆钉部50与第二铆钉部51连结的主体部52。第一铆钉部50及第二铆钉部51同心地配置。主体部52形成为直径比第一铆钉部50及第二铆钉部51大。需要说明的是，另一方的铆钉(以下，称作负极铆钉)6形成为与正极铆钉5相同的形态。因此，正极铆钉5的上述说明文通过将文中的“正极”替换为“负极”而成为负极铆钉5的说明文。因此，在此，对于正极铆钉5的说明文代用作负极铆钉5的说明。
[0067]一方的连接杆(以下，称作正极连接杆)6是长方形的金属板。在正极连接杆6上设有在长边方向上隔开间隔的一对贯通孔60、61(以下，将一方的贯通孔称作第一孔60、将另一方的贯通孔称作第二孔61)。正极外部端子4的端子部40穿过第一孔60。正极铆钉5的第一铆钉部50穿过第二孔61。需要说明的是，另一方的连接杆(以下，称作负极连接杆)7形成为与正极连接杆6相同的形态。因此，对于正极连接杆6的上述说明文通过将文中的“正极”替换成“负极”而成为负极连接杆6的说明文。因此，对于正极连接杆6的说明文代用作负极连接杆6的说明。
[0068]一方的内部衬垫(以下，称作正极内部衬垫)7是具备电绝缘性及密封性的合成树脂成型品。正极内部衬垫7设定为可与正极集电体2的正极第二连接部21整体对置的尺寸。正极内部衬垫7形成为能够穿过第一铆钉部50。正极内部衬垫7如上所述沿着盖体31的内表面配置。而且，在正极内部衬垫7上配置有正极第二连接部21。因此，正极内部衬垫7以夹在正极集电体2 (正极第二连接部21)与盖体31中间的状态设置。需要说明的是，另一方的内部衬垫(以下，称作负极内部衬垫)7形成为与正极内部衬垫7相同的形态。因此，对于正极内部衬垫7的上述说明文通过将文中的“正极”替换成“负极”而成为负极内部衬垫7的说明文。因此，对于正极内部衬垫7的说明文代用作负极内部衬垫7的说明。
[0069]一方的外部衬垫(以下，称作正极外部衬垫)8与正极内部衬垫7相同地，是具备电绝缘性与密封性的合成树脂成型品。正极外部衬垫8形成为可收容正极铆钉5的主体部52，在收容有主体部52的状态下，能够穿过第一铆钉部50。需要说明的是，另一方的外部衬垫(以下，称作负极外部衬垫)8形成为与正极外部衬垫8相同的形态。因此，对于正极外部衬垫8的上述说明文通过将文中的“正极”替换成“负极”而成为负极外部衬垫8的说明文。因此，对于正极外部衬垫8的说明文代用作负极外部衬垫8的说明。
[0070]正极铆钉5的第一铆钉部50连续地穿过正极外部衬垫8、盖体31的正极贯通孔36、正极内部衬垫7、及正极第二连接部21的贯通孔25。而且，从正极集电体2的正极第二连接部21朝内侧突出的第一铆钉部50的前端部被铆接处理。正极铆钉5的第二铆钉部51穿过正极连接杆6的第二孔61。而且，从正极连接杆6朝外侧突出的第二铆钉部51的前端部被铆接处理。由此，正极铆钉5将正极集电体2固定在壳体3的盖体31上，并且借助正极连接杆6而将正极集电体2与正极外部端子4连接。
[0071]如上所述，正极侧的结构与负极侧的结构通用。因此，关于由正极铆钉5实现的正极集电体2与正极连接杆6之间的连接、正极连接杆6与正极外部端子4之间的连接的上述说明文，通过将文中的“正极”替换成“负极”而成为关于由负极铆钉5实现的负极集电体2与负极连接杆6之间的连接、负极连接杆6与负极外部端子4之间的连接的说明文。因此，关于由正极铆钉5实现的正极集电体2与正极连接杆6之间的连接、正极连接杆6与正极外部端子4之间的连接的上述说明文代用作关于由负极铆钉5实现的负极集电体2与负极连接杆6之间的连接、负极连接杆6与负极外部端子4之间的连接的说明文。
[0072]需要说明的是，本实施方式所涉及的电池Ps的制造工序根据上述电极体I及壳体3的形状及构造而明了，在以下进行说明。首先，形成正极板11与负极板12以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体1，该电极体I具有将中心线CL夹在中间而对置的一对折回部17和位于上述一对折回部17之间的平坦部18 (电极体形成工序)。进而，形成收容该电极体I的壳体3 (壳体形成工序)。然后，电池Ps通过将电极体I收容在壳体3内的电极体收容工序、将从外侧同电极体I中的折回部17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2直接或间接地接触的凸部300a、300b形成在壳体3的内表面上的凸部形成工序而被制造。
[0073]如上所述，本实施方式所涉及的电池Ps具备:正极板11与负极板12以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体1，该电极体I具有将中心线CL夹在中间而对置的一对折回部17、17和位于上述一对折回部17、17之间平坦部18 ;用于收容该电极体I的壳体3。而且，如图3所示，壳体3在内表面具有从外侧同电极体I中的折回部17、17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2直接或间接地接触的凸部300a、300b，与平坦部18正交的方向上的折回部17的最大外部尺寸Yl大于与凸部300a、300b接触的位置处的与平坦部18正交的方向上的交界区域Dsl、Ds2的外部尺寸Y2。由此，折回部17卡在壳体3的凸部300a、300b上，从而能够限制电极体I的移动(摆动)。
[0074]更具体地进行说明，折回部17通过相互绝缘的正极板11与负极板12折回(改变方向)而形成。伴随于此，折回部17的正极板11及负极板12比较紧密地重合。因此，折回部17比平坦部18难以变形(难以挠曲)。因此，当电极体I意欲在从折回部17朝向平坦部18的方向上移动时，折回部17不越过凸部300a、300b而处于与该凸部300a、300b卡住的状态。因此，能够抑制电极体I的移动(摆动)并抑制电极体I的破损。
[0075]尤其是在本实施方式中，凸部300a、300b沿与电极体I的中心线CL相同的方向延伸形成，因此凸部300a、300b在较大的范围内与交界区域Dsl、Ds2接触。因此，能够充分地抑制电极体I的移动(摆动)。另外，上述结构的凸部300a、300b提高壳体3的强度。因此，能够抑制伴随着因充放电而导致的内压上升的壳体3的膨胀。
[0076]另外，在本实施方式中，设有与集电体2被固定的一侧的交界区域Dsl对应的凸部300a、300b。因此，壳体3的凸部300a、300b与集电体2相对于壳体3被固定的一侧的交界区域Dsl、Ds2接触。由此，能够抑制电极体I及集电体2、2的摆动。因此，不仅能够抑制电极体I的损伤，还能够抑制集电体2、2的损伤。
[0077]此外，在本实施方式中，同与凸部300a、300b接触的交界区域Ds2连续的折回部17的顶部17a与壳体3的内表面(底部34的内表面)间接地接触。由此，能够抑制电极体I向从平坦部18朝向折回部17的方向的移动(与由凸部300a、300b限制的移动方向相反的一侧的移动)。即，本实施方式所涉及的电池Ps能够抑制电极体I在壳体3内沿第三方向进行移动。
[0078]在本实施方式中，凸部300a、300b与交界区域Dsl、Ds2中的平坦部18间接地接触。由此，能够充分地抑制电极体I的摆动。更具体而言，平坦部18的正极板11及负极板12以越是朝向中央部(中心线CL)则越是变粗的方式层叠。因此，交界区域Dsl、Ds2中的平坦部18的正极板11及负极板12与折回部17相比处于容易挠曲的状态。因此，与交界区域Dsl、Ds2的平坦部18接触的凸部300a、300b形成为包着电极体I的折回部17的状态，从而能够充分地抑制电极体I整体的摆动。
[0079]尤其是在本实施方式中，凸部300a、300b形成在该凸部300a、300b与折回部17的曲率中心之间的沿着平坦部18的方向(第三方向)上的距离在折回部17的内侧最内周的曲率半径R以上的位置上。因此，凸部300a、300b形成为充分地包着电极体I的折回部17的状态，从而充分地抑制电极体I的摆动。
[0080]另外，在本实施方式中，凸部300a、300b包括:与折回部17的一端部和平坦部
18(—方的层叠部18a)的交界区域Dsl对应形成的第一凸部300a、300a ;与折回部17的另一端部和平坦部18 (另一方的层叠部18b)的交界区域Ds2对应形成的第二凸部300b、300b。由此，电极体I被两侧的凸部300a、300b (第一凸部300a及第二凸部300b)夹住。因此，电极体I不仅能够抑制第三方向上的移动，还能够抑制第二方向上的移动(摆动)。
[0081]另外，在本实施方式中，凸部300a、300a、300b、300b与位于一对折回部17、17和平坦部18之间的两个交界区域Dsl、Ds2分别对应设置。由此，能够抑制电极体I从一对折回部17、17的任一方侧向另一方侧进行移动。因此，能够抑制电极体I整体在一对折回部17、17的排列方向(第三方向)上进行移动。
[0082]如此，本实施方式所涉及的电池Ps能够抑制电极体I摆动，因此能够起到能够抑制电极体I在振动环境下受到损伤这样的优异效果。
[0083]另外，在本实施方式中，壳体3在外表面上具有凹部301a、301b，凸部300a、300b伴随着该凹部301a、301b的形成而形成。因此，无需将凸部300a、300b设为单独构件，从而能够实现成本降低和制造工序的简化。
[0084]需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地加以变更。
[0085]在上述实施方式中，在一对第二壁部33、33上各设有两个凸部300a、300b，但并不局限于此。例如，在如上述实施方式那样凸部300a、300b沿第一方向延伸的情况下，也可以在第二壁部33的内表面上的不与交界区域Dsl、Ds2对应的位置设置其他凸部(凸条)。
[0086]在上述实施方式中，壳体3的凸部300a、300b以沿与电极体I的中心线CL相同的方向延伸的方式形成，但并不局限于此。例如，壳体3的凸部300a、300b也可以以与电极体I的折回部17和平坦部18的交界区域Dsl、Ds2局部接触的方式形成。即，壳体3的凸部300a、300b也可以形成为突起状。另外，在凸部300a、300b形成为突起状的情况下，凸部300a,300b也可以以与电极体I的交界区域Dsl、Ds2在一个位置或多个位置接触的方式，相对于一个交界区域Dsl、Ds2设置一个或两个以上。
[0087]另外，凸部300a、300b并不局限于沿电极体I的第一方向延伸或局部地突出。例如，如图4及图5所示，凸部300a、300b也可以以穿过电极体I的折回部17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2的方式沿第三方向延伸形成。在该情况下，优选凸部300a、300b以与正极引线部13附近及负极引线部14附近对置的方式至少设置一对。
[0088]如图3所示，在凸部300a、300b与电极体I的折回部17和平坦部18的交界区域Dsl、Ds2接触的状态下，上述实施方式的电极体I的正极板11及负极板12不在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠，包含电极体I的中心线CL在内的中央部形成为空洞。即，在上述实施方式中，一对层叠部18a、18b在与交界区域Dsl、Ds2的凸部300a、300b对应的位置上以隔开间隔的方式配置。然而，本发明并不局限于此，例如，正极板11及负极板12也可以至少在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠。换句话说，也可以至少在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置上不隔着空洞配置一对层叠部18a、18b，由此正极板11及负极板12紧密地层叠。需要说明的是，当隔着空洞配置一对层叠部18a、18b时，正极板11及负极板12的一部分朝空洞侧位移，由此在正极板11及负极板12产生间隙。
[0089]具体而言，如图6所示，在与上述实施方式相同地在凸部300a、300b沿第一方向(与电极体I的中心线CL相同的方向)延伸形成的情况下，也可以正极板11及负极板12在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠。即，也可以在交界区域Dsl、Ds2的与凸部300a、300b对应的位置(在第二方向上的规定位置沿第一方向延伸的部分)，使正极板11及负极板12遍及该电极体I的第二方向(与平坦部18正交的方向)上的整个区域紧密地层叠。[0090]另外，如图7所示，也可以在凸部300a、300b以穿过电极体I的折回部17与平坦部18的交界区域Dsl、Ds2的方式沿第三方向延伸形成的情况下，使正极板11及负极板12在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠。即，也可以在交界区域Dsl、Ds2的与凸部300a、300b对应的位置(在第三方向的规定位置沿第三方向延伸的部分)使正极板11及负极板12遍及该电极体I的第二方向(与平坦部18正交的方向)上的整个区域紧密地层叠。
[0091]如此，正极板11及负极板12至少在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠，由此，即使因与凸部300a、300b之间的接触而使电极体I的交界区域Dsl、Ds2局部挠曲(向内侧位移)，位于交界区域Dsl、Ds2的正极板11及负极板12也难以向内侧偏离。即，由于在电极体I的内侧紧密地层叠的正极板11及负极板12的存在，能够阻止位于外周侧的正极板11及负极板12朝内侧较大地位移。由此，凸部300a、300b处于充分地包着电极体I (折回部17)的状态。其结果是，能够抑制电极体I在壳体3内的摆动。
[0092]在上述实施方式中，虽然没有特别言及，但电极体I无关乎卷芯的有无。即，间隔件10、正极板11及负极板12可以卷绕在卷芯的周围，也可以无卷芯地卷绕。另外，蓄电元件(电池)Ps形成为图6及图7所示的形态的情况也相同。在采用卷芯的情况下，卷芯无关乎实心还是空心，另外，无关乎刚性的有无。但是，在正极板11及负极板12至少在交界区域Dsl、Ds2中的与凸部300a、300b对应的位置紧密地层叠的情况(参照图6、图7)下，优选采用薄板状的卷芯或将树脂片材形成为筒状的卷芯(在卷绕有正极板11及负极板12的状态下朝径向挤压而形成为扁平的卷芯)。如此一来，实心的卷芯或挤压后的卷芯以夹在一对层叠部18a、18b中间的状态存在，因此不在电极体I的中央部形成空洞部。因此，至少在交界区域Dsl、Ds2的与凸部300a、300b对应的位置，正极板11及负极板12遍及第二方向上的电极体I的整个区域而紧密地层叠。
[0093]在上述实施方式中，通过对壳体3(第二壁部33、33)进行模压(冲压加工)而在壳体3 (第二壁部33、33)的外表面上形成凹部301a、301b，并随之在壳体3的内表面上形成凸部300a、300b，但并不局限于此。即，并不局限于在壳体3的外表面上形成凹部301a、301b。例如，也可以是凸部300a、300b与壳体主体30分体形成，凸部300a、300b固定在壳体主体30的内表面(第二壁部33)上。
[0094]在上述实施方式中，虽然壳体3的凸部300a、300b与交界区域Dsl、Ds2的平坦部18接触，但并不局限于此。例如，壳体3的凸部300a、300b也可以设置为与交界区域Dsl、Ds2的折回部17接触。需要说明的是，折回部17形成为圆弧面状，因此凸部300a、300b的接触容易变得不稳定。因此，优选凸部300a、300b与交界区域Dsl、Ds2的平坦部18接触。
[0095]在上述实施方式中，虽然设有成为相同形态的一对外部端子4 (正极外部端子4、负极外部端子4)，但并不局限于此。例如，也可以将一方的外部端子4设在壳体3的外表面上，并且将壳体3兼作另一方的外部端子4。S卩，也可以是一对集电体2、2中的任一方的集电体2与外部端子4电连接，一对集电体2、2中的任意另一方的集电体2与壳体3电连接。因此，一对集电体2、2和一对外部端子4、4的形态能够进行各种变更。
[0096]在上述实施方式中，作为凸部300a、300b包括设在与一方的层叠部18a对置的第二壁部33上的第一凸部300a和设在与另一方的层叠部18b对置的第二壁部33上的第二凸部300b，但并不局限于此。例如，也可以仅在与一方的层叠部18a对置的第二壁部33上设置凸部(第一凸部)300a。另外，也可以仅在与另一方的层叠部18b对置的第二壁部33上设置凸部(第二凸部)300b。在该情况下，在电极体I中，与平坦部18正交的方向(第二方向)上的折回部17的最大外部尺寸Yl大于与凸部300a、300b接触的位置处的与平坦部18正交的方向(第二方向)上的交界区域Dsl、Ds2的外部尺寸Y2。因此，折回部17与凸部300a、300b卡住，因此能够抑制电极体I的移动。
[0097]另外，在上述实施方式中，虽然与一对折回部17、17和平坦部18之间的二个位置的交界区域Dsl、Ds2分别对应地设有凸部300a、300b，但并不局限于此。例如，凸部300a、300b也可以与一个位置的交界区域Dsl、Ds2对应设置。需要说明的是，在该情况下，考虑到集电体2的移动(摆动)，优选与位于集电体2被固定在壳体3上的一侧的交界区域Dsl对应地设置凸部300a、300b。
[0098]在上述实施方式中，虽然与底部34对置的折回部17的顶部17a与壳体3的底部34接触，但并不局限于此。例如，折回部17的顶部17a也可以不与壳体3接触。另外，在适当地变更内部垫片7的配置等的基础上，还可以使与盖体31对置的折回部17的顶部17a与壳体3 (盖体31)接触。在该情况下，与底部34对置的折回部17的顶部17a还可以与壳体3的底部34接触。
[0099]在上述实施方式中，虽然举出锂离子电池作为蓄电元件的一个例子，但蓄电元件并不局限于锂离子电池。例如，蓄电元件也可以是镍氢电池等其他电池、电容器(电气双层电容器等)。
【权利要求】
1.一种蓄电元件，其特征在于，具备: 正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体，所述电极体具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部； 壳体，所述壳体收容该电极体， 该壳体在内表面上具有从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部， 与所述平坦部正交的方向上的所述折回部的最大外部尺寸大于与所述凸部接触的位置处的与所述平坦部正交的方向上的所述交界区域的外部尺寸。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中， 所述壳体在外表面上具有凹部，所述凸部伴随着该凹部的形成而形成。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中， 所述凸部沿与所述电极体的所述中心线相同的方向延伸形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电元件，其中， 还具备固定在所述壳体的内表面上且支承所述电极体的集电体， 所述凸部与所述一对折回 部中的所述集电体被固定的一侧的折回部和所述平坦部的交界区域对应形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电元件，其中， 和与所述凸部接触的所述交界区域连续的所述折回部的顶部与所述壳体的内表面直接或间接地接触。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述凸部从外侧与所述交界区域中的所述平坦部直接或间接地接触。
7.根据权利要求6所述的蓄电元件，其中， 所述凸部形成在该凸部与所述折回部的曲率中心之间的沿着所述平坦部的方向上的距离在所述折回部的内侧最内周的曲率半径以上的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述凸部包括:第一凸部，所述第一凸部与所述折回部的一端部和所述平坦部的交界区域对应形成；第二凸部，所述第二凸部与所述折回部的另一端部和所述平坦部的交界区域对应形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述凸部与位于所述一对折回部和所述平坦部之间的两个交界区域分别对应设置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述正极板及所述负极板至少在所述交界区域中的与所述凸部对应的位置上紧密地层置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述壳体为金属制。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述电极体具备设在第一端部上的正极引线部和设在所述第一端部的相反侧的第二端部上的负极引线部， 所述凸部与所述平坦部中的所述正极引线部与所述负极引线部之间直接或间接地接触。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述电极体收容在具有绝缘性的树脂片材或树脂袋内。
14.根据权利要求13所述的蓄电元件，其中， 所述电极体隔着所述树脂片材或所述树脂袋而与所述凸部间接地接触。
15.根据权利要求5所述的蓄电元件，其中， 所述电极体收容在具有绝缘性的树脂片材或树脂袋内， 所述折回部的顶部隔着所述树脂片材或所述树脂袋而与所述壳体的内表面间接地接触。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述凸部通过位于所述一对折回部中的一方与所述平坦部之间的一方的交界区域和位于所述一对折回部中的另一方与所述平坦部之间的另一方的交界区域。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的蓄电元件，其中， 所述电极体在所述电极体的中央部具有空洞。
18.—种蓄电元件的制造方法，其特征在于，具备: 将正极板与负极板以相互绝缘的状态卷绕而成的扁平状的电极体收容在壳体内的电极体收容工序，所述电极体具有夹着中心线而对置的一对折回部和位于所述一对折回部之间的平坦部； 在所述壳体的内表面上形成从外侧与所述电极体中的所述折回部和所述平坦部的交界区域直接或间接地接触的凸部的凸部形成工序。
19.根据权利要求18所述的蓄电元件的制造方法，其中， 所述凸部形成工序在所述电极体收容工序之后进行。
【文档编号】H01M2/10GK103427052SQ201310174962
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】中村纯 申请人:株式会社杰士汤浅国际