方形二次电池的制作方法

本发明涉及具备与构成电极体的正极板以及负极板连接的集电体的方形二次电池。
背景技术：
：关于方形二次电池，有如下结构的方形二次电池，即，具有正极板以及负极板的扁平状的电极体容纳在方形的外装体，正极板以及负极板分别经由集电体与设置在封口板的正极端子以及负极端子电连接(例如，专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016-103412号公报已知有如下的二次电池，即，设想由于外部短路等而在二次电池流过过大的电流的情况，具备切断电流路径那样的保护功能。然而，在二次电池不具备这样的保护功能的情况下，或者在即使具备而保护功能也不工作的情况下，在二次电池流过过大的电流时，有时作为该电流路径的集电体的一部分会熔断。如果集电体在接近电极体的地方熔断，则在熔断的地方，集电体和电极体有可能接触。在该情况下，二次电池内的电流路径将以不稳定的状态相连。此外，在熔断的地方，在集电体与电极体之间有可能产生电火花。在该情况下，电池壳体等有时会损伤或者破损。此外，即使在集电体的基部与引线部的边界部设置有缺口部的情况下，集电体也不一定在该缺口部处熔断。此外，在流过过大的电流的情况下，电极体成为大的发热源，因此集电体在靠近电极体的部位熔断的可能性较高。技术实现要素：发明要解决的课题本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要的目的在于，提供一种即使在二次电池流过过大的电流的情况下也能够使集电体在远离电极体的部位可靠地熔断的、可靠性高的方形二次电池。用于解决课题的技术方案本发明涉及的方形二次电池具备：外装体，其具有开口部；电极体，其容纳在外装体内，并具有正极板以及负极板；封口板，其对开口部进行封口；端子，其与正极板或负极板电连接，并贯通设置于封口板的贯通孔；以及集电体，其与正极板或负极板电连接，该集电体具有：基部，其在封口板与电极体之间，沿着封口板配置；以及引线部，其从基部的端部向外装体的底部的方向延伸。基部在设置于该基部的开口部附近与端子进行焊接连接，引线部与正极板或负极板的芯体露出部连接，引线部在比电极体的封口板侧的端部更靠近封口板侧的部位具有与引线部的其它部位相比截面积最小且因过电流而能够熔断的熔断部。而且，熔断部的截面积相对于封口板的长边方向上的、通过基部与端子的焊接连接部的引线部侧的端部且相对于封口板的长边方向垂直的所述基部的截面积，为92％以下。发明效果根据本发明，能够提供一种即使在二次电池流过过大的电流的情况下也能够使集电体在远离电极体的部位可靠地熔断的、可靠性高的方形二次电池。附图说明图1是示意性地示出本发明的一个实施方式中的方形二次电池的结构的图，图1(a)是剖视图，图1(b)是图1(a)的沿着ib-ib线的剖视图。图2是示意性地示出本发明的一个实施方式中的正极集电体的结构的图，图2(a)是折弯前的正极集电体的俯视图，图2(b)是折弯前的正极集电体的侧视图。图3是示出折弯后的正极集电体焊接于正极芯体露出部的状态的侧视图。图4是对图1所示的二次电池的正极端子的附近进行了放大的部分剖视图。图5是从电池内部对正极端子的前端部焊接于正极集电体的基部的状态的正极集电体进行观察的俯视图。图6是示出在图3所示的焊接于正极芯体露出部的状态的正极集电体中熔断部由于过电流而熔断的状态的图。图7是示意性地示出本发明的变形例中的正极集电体的基部与正极端子的焊接的方法的剖视图。图8是示意性地示出本发明的变形例中的正极集电体的结构的俯视图。图9是示意性地示出本发明的变形例中的正极集电体的基部与正极端子(封口板)的焊接的方法的剖视图。图中，10：方形二次电池，11：外装体，12：封口板，12a：突起部，13：电极体，14：正极芯体露出部，15：正极端子，15a：凸缘部，15b：圆筒部，15c：前端部，16：负极芯体露出部，17：负极端子，20：正极集电体，21：基部，21a：开口部，22a：第一区域，22b：第二区域，22c：第三区域，22：引线部，23a、23b：缺口部，24：熔断部，27：第二缺口部，28：集电体承受部，30：负极集电体，31：基部，32：引线部，40、41：绝缘构件，50：焊接连接部，100：电极体，110：芯体露出部，120：集电体，120a：基部，120b：引线部，121：缺口部，130：集电体承受部。具体实施方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。此外，能够在不脱离达到本发明的效果的范围的范围内适当地进行变更。图1(a)、图1(b)是示意性地示出本发明的一个实施方式中的方形二次电池的结构的图，图1(a)是剖视图，图1(b)是图1(a)的沿着ib-ib线的剖视图。如图1(a)、图1(b)所示，在本实施方式中的方形二次电池10中，作为发电要素的电极体13与电解液一同容纳在外装体11内。此外，外装体11的开口部用封口板12进行封口。此外，正极端子15以及负极端子17分别贯通设置于封口板12的贯通孔并固定在封口板12。在此，电极体13构成正极板以及负极板隔着间隔件(均未图示)卷绕或层叠的构造。作为正极板，能够使用在正极芯体表面设置有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极板。作为负极板，能够使用在负极芯体表面设置有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极板。另外，正极端子15以及负极端子17隔着设置在封口板12的上表面以及下表面的绝缘构件(未图示)固定在封口板12。此外，虽然在图1(a)、图1(b)中未进行图示，但是在电极体13与外装体11之间配置有折弯加工为箱状的绝缘片。正极板以及负极板分别在其一侧部具有未形成活性物质层的正极芯体露出部14以及负极芯体露出部16。而且，正极板以及负极板配置为正极芯体露出部14以及负极芯体露出部16分别向相反方向(图中的左右方向)延伸。正极芯体露出部14经由正极集电体20与正极端子15连接。此外，负极芯体露出部16经由负极集电体30与负极端子17连接。正极集电体20具有在封口板12与电极体13之间沿着封口板12配置的基部21和从基部21的端部向外装体11的底部的方向折弯并延伸的引线部22。同样地，负极集电体30具有在封口板12与电极体13之间沿着封口板12配置的基部31和从基部31的端部向外装体11的底部的方向折弯并延伸的引线部32。而且，基部21、31分别在设置于各基部21、31的开口部(未图示)附近，与正极端子15以及负极端子17进行焊接连接。此外，各引线部22、32分别与正极芯体露出部14以及负极芯体露出部16进行焊接连接。另外，在二次电池10为非水电解质二次电池的情况下，正极芯体、正极集电体20、以及正极端子15优选由铝或者铝合金构成。此外，负极芯体、负极集电体30、以及负极端子17优选为铜或者铜合金。外装体11以及封口板12优选为金属制，优选由铝、铝合金、不锈钢、铁等构成。另外，虽然在图1(a)中未进行图示，但是优选在封口板12设置气体排出阀，该气体排出阀用于在外装体11内的压力成为给定值以上时断裂，从而向外装体11外排出外装体11内的气体。此外，优选在封口板12设置用于向外装体11内注入电解液的电解液注液孔。如图4所示，正极端子15的凸缘部15a隔着绝缘构件40载置在封口板12上。另外，绝缘构件40优选为树脂制。此外，正极端子15的圆筒部15b插通到形成于正极集电体20的基部21的开口部21a内，对其前端部15c进行扩径，从而正极端子15以及正极集电体20隔着绝缘构件41固定在封口板12。图2(a)、图2(b)是示意性地示出本实施方式中的正极集电体20的结构的图，图2(a)是折弯前的正极集电体20的俯视图，图2(b)是折弯前的正极集电体20的侧视图。此外，图3是示出折弯后的正极集电体20焊接于正极芯体露出部14的状态的侧视图。另外，图3在图1(b)所示的图中省略了外装体11、封口板12、正极端子15等。此外，在引线部22中，能够在与正极芯体露出部14焊接的区域的引线部22的宽度方向上的端部设置肋状物(rib)。通过设置这样的肋状物，从而在焊接引线部22和正极芯体露出部14时，能够得到能抑制熔融的金属的飞散等效果。进而，还能够将肋状物设置为散热片。如图2(a)、图2(b)所示，正极集电体20具有基部21和引线部22，在基部21形成有正极端子15的一部分贯通的开口部21a。此外，在基部21与引线部22的边界部形成有缺口部23a、23b，引线部22沿着连结缺口部23a、23b的虚线24折弯。此外，在引线部22的中途形成有第二缺口部27，引线部22的一部分沿着通过第二缺口部27的虚线25折弯。此外，引线部22沿着虚线26折弯。图3是示出折弯后的正极集电体20焊接于正极芯体露出部14的状态的侧视图。另外，图3在图1(b)所示的图中省略了外装体11、封口板12、正极端子15等。在图3中例示的电极体13是卷绕有正极板以及负极板的卷绕电极体，该卷绕电极体以卷绕轴平行于封口板12的方向容纳在外装体11内。而且，正极芯体露出部14具有进行捆扎而厚度较小的区域14a和设置在厚度较小的区域14a的两侧的厚度较大的区域14b。如图3所示，引线部22具有：从基部21沿着虚线24折弯，并向外装体11的底部延伸的第一区域22a；沿着虚线25折弯，位于比第一区域22a更靠外装体11的内侧，并且连接于正极芯体露出部14的厚度较小的区域14a的第二区域22b；以及将第一区域22a和第二区域22b相连的第三区域22c。而且，如图3所示，用引线部22的第二区域22b和集电体承受部28夹着正极芯体露出部14的厚度较小的区域14a的两侧，将正极芯体露出部14和引线部22的第二区域22b以及集电体承受部28进行焊接。另外，焊接例如能够通过如下方式来进行，即，使电极棒分别与引线部22的第二区域22b以及集电体承受部28抵接，并在电极棒间流过电流。另外，引线部22与正极芯体露出部14的连接方法不限定于电阻焊接，也可以是超声波焊接、激光焊接等。此外，也可以不使用集电体承受部28。另外，基部21以及引线部22的边界部与引线部22的第二区域22b以及第三区域22c的边界部的距离优选在10～25mm的范围内。例如，在图3所例示的引线部22与正极芯体露出部14的连接构造中，万一引线部22在引线部22的第三区域22c的位置处熔断的情况下，电极体13会向外装体11的底部侧运动，正极芯体露出部14的厚度较大的区域14b和引线部22的第三区域22c中的熔断部有可能接触。图4是对图1所示的二次电池的正极端子15的附近进行了放大的部分剖视图。如图4所示，正极端子15的凸缘部15a隔着绝缘构件40载置在封口板12上。另外，绝缘构件40优选为树脂制。此外，正极端子15的圆筒部15b插通到形成于正极集电体20的基部21的开口部21a内，通过对其前端部15c进行扩径，从而正极端子15以及正极集电体20隔着绝缘构件41固定在封口板12。另外，绝缘构件41优选为树脂制。而且，在图中的箭头p所示的地方，正极端子15的前端部15c与正极集电体20的基部21进行焊接。图5是从电池内部对正极端子15的前端部15c焊接于正极集电体20的基部21的状态的折弯前的正极集电体20进行观察的俯视图。如图5所示，基部21在设置于基部21的开口部21a的附近，与正极端子15的前端部15c焊接。在此，在开口部21a的周缘中的封口板12的长边方向上的两端部，左右对称地形成有基部21与正极端子15的焊接连接部50。在此，基部21与正极端子15的焊接例如能够通过利用激光的点焊来进行，焊接连接部50表示通过激光焊接而形成的焊痕(nugget)。引线部22在基部21与引线部22的边界部，具有与引线部22的其它部位相比截面积最小且因过电流而能够熔断的熔断部24。在此，如图5所示，在基部21与引线部22的边界部，在引线部22的宽度方向两端部形成有缺口部(第一缺口部)23a、23b。而且，连结缺口部23a的顶点a与缺口部23b的顶点b的虚线的部位构成了熔断部24。在本实施方式中，熔断部24在引线部22中截面积最小，因此与引线部22的其它部位相比电阻最大。因此，在过大的电流流过二次电池的情况下，在作为电流路径的正极集电体20中，熔断部24会成为短路电流所引起的焦耳热的产生最大的部位。因此，在二次电池流过过大的电流的情况下，期待引线部22在熔断部24处熔断。然而，本申请发明人等研究得知，在引线部22中未必一定在截面积最小的部位熔断。这可以认为是由于以下的理由。即，在二次电池流过过大的电流的情况下，作为发电要素的电极体13成为发热源。因此，在正极集电体20的引线部22中，在靠近电极体13的部位温度上升最高，有可能在该部位发生熔断。因此，本申请发明人等在如图3以及图5所示将正极集电体20的引线部22与正极芯体露出部14连接并且将基部21与正极端子15焊接后的状态下，进行了外部短路试验，研究了熔断部24处的熔断的发生。另外，二次电池的制作以及外部短路试验通过以下的方法来进行。将在由铝箔构成的正极芯体的两面形成了包含由锂镍钴锰复合氧化物构成的正极活性物质的正极活性物质层的正极板、和在由铜箔构成的负极芯体的两面形成了包含由石墨构成的负极活性物质的负极活性物质层的负极板隔着聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的三层的间隔件进行卷绕而制作了电极体。将该电极体与在非水溶剂中溶解了由lipf6构成的电解质盐的非水电解液一同容纳在外装体，制作了如图1(a)、图1(b)所示的方形二次电池。另外，所制作的二次电池的容量设为8.0ah。在此，正极集电体20由厚度为1.4mm的铝构成，如图5所示，将基部21在开口部21a的附近与正极端子15的前端部15c进行激光焊接。此外，在基部21与引线部22的边界部形成缺口部23a、23b，在连结缺口部23a的顶点a与缺口部23b的顶点b的虚线的部位形成了熔断部24。另外，熔断部24设为与引线部22的其它部位相比截面积最小的部位。在此，通过改变缺口部23b的深度，从而制作了熔断部24的截面积不同的正极集电体，如表1所示，分别各制作了3个熔断部24的截面积不同的4种电池a～d。【表1】与基部的截面积比(％)与基部的发热量比熔断部处的熔断电池a940.951/3电池b921.103/3电池c901.253/3电池d1001.000/3另外，如表1所示，各电池a～d中的熔断部24的截面积相对于基部21的给定的部位处的截面积设为94％、92％、90％、100％。在此，如图5所示，基部21的给定的部位设为沿着封口板12的长边方向上的、通过基部21与正极端子15的焊接连接部50的引线部侧的端部的c-c线的部位，将该部位的截面积作为相对于封口板的长边方向垂直的基部21的截面积。使制作的各电池a～d为满充电状态，并对各电池a～d以大约2.0mω的电阻进行外部短路，进行放电直到电压成为0v为止。此后，分解各电池a～d，确认熔断部24处的熔断的有无。如表1所示，在电池a中，在熔断部24处熔断的电池在3个中只有一个。此外，在电池d中，在熔断部24处熔断的电池在3个中一个也没有。相对于此，在电池b、c中，在全部的电池中，在熔断部24都发生了熔断。根据该结果，通过使熔断部24的截面积相对于基部21的上述给定的部位处的截面积为92％以下，从而即使在二次电池流过过大的电流，也能够使引线部22在熔断部24处可靠地熔断。另外，在电池a中，尽管熔断部24的截面积相对于基部21的上述给定的部位处的截面积小至94％，但是并未可靠地在熔断部24处熔断的理由，可考虑如下。即，电极体13与引线部22相比热容量较大，所以在熔断部24产生的焦耳热的一部分经由引线部22而被电极体13夺走。由此，可以认为这是因为，熔断部24处的温度上升被抑制，因此未必一定在焦耳热的产生最大的熔断部24处熔断。为了验证该情况，对各电池a～d测定了在外部短路试验的期间在熔断部24处发热的发热量。在表1示出其结果。另外，在表1中，示出了将基部21的上述给定的部位处的发热量设为1.00时的、熔断部24处的发热量。在此，发热量通过以下的方法的仿真来求出。构筑分析用的电解槽模型，用ansys(ansys公司，16.0版本)实施分析。按每个构成部件提供比热、比电阻、热导率，并从端子板提供给定的电流值，比较此时的温度分布。使熔断部24的截面积变化，并求出了每个截面积的发热量的关系。如表1所示，在电池a中，熔断部24的发热量相对于基部21的上述给定的部位处的发热量低至0.95。因此，可以认为是因为，尽管熔断部24的截面积相对于基部21的给定的部位处的截面积小至94％，但是仍未在熔断部24可靠地熔断。相对于此，在电池b、c中，熔断部24的发热量相对于基部21的上述给定的部位处的发热量高至1.10、1.25。因此，可以认为是因为，熔断部24处的温度上升提高，由此在熔断部24可靠地熔断。根据本实施方式，通过使熔断部24的截面积相对于基部21的上述给定的部位处的截面积为92％以下，从而如图6所示，在二次电池流过过大的电流时，能够在熔断部24可靠地熔断引线部22。由此，能够防止引线部22与正极芯体露出部14在熔断的地方接触，从而二次电池内的电流路径不会以不稳定的状态相连。此外，能够防止在熔断的地方在引线部22与正极芯体露出部14之间产生电火花，电池壳体等不会损伤或者破损。由此，即使在二次电池流过过大的电流的情况下，也能够实现可靠性高的方形二次电池。另外，在本实施方式中，在基部21与引线部22的边界部设置了熔断部24，但是不限定于此，也可以在引线部22中，设置在比电极体13的封口板12侧的端部更靠近封口板12侧的部位。在该情况下，即使在二次电池流过过大的电流，也能够使引线部22在远离电极体13的部位可靠地熔断。例如，在引线部22的第一区域22a中，能够在位于比基部21与引线部22的边界部更靠近外装体11的底部侧并且位于比电极体13的封口板12侧的端部更靠近封口板12侧的区域设置熔断部。此外，在本实施方式中在正极集电体20的引线部22设置了熔断部24，但是也可以在负极集电体30的引线部32设置熔断部。此外，在本实施方式中，熔断部24的截面积的下限值并无特别限定，但是若非常小，则熔断部24处的强度会变弱，若施加振动等，则有可能在熔断部24处断裂。因此，熔断部24的截面积优选相对于基部21的上述给定的部位处的截面积为50％以上，更优选为80％以上。此外，正极集电体20的厚度优选在1～2mm的范围内。(变形例1)在上述实施方式中，如图4所示，在设置于基部21的开口部21a的附近，进行了正极集电体20的基部21与正极端子15的焊接。具体地，将正极端子15的圆筒部15b插通到形成在基部21的开口部21a内，对其前端部15c进行扩径，在图4中的用箭头p示出的地方，对正极端子15的前端部15c和基部21进行焊接。然而，在本发明中，正极集电体20的基部21与正极端子15的焊接的方法并无特别限定，能够采用各种结构。图7是示出正极集电体20的基部21与正极端子15的焊接的方法的另一例的剖视图。如图7所示，正极端子15的凸缘部15a隔着绝缘构件40载置在封口板12上。而且，正极端子15的圆筒部15b与形成在封口板12的贯通孔以及形成在正极集电体20的基部21的开口部21a嵌合。而且，在图中的箭头p所示的地方，将正极端子15的圆筒部15b的端部与基部21的开口部21a的缘部进行了焊接。(变形例2)在上述实施方式中，如图3所示，在正极芯体露出部14的单面，进行了正极集电体20的引线部22与正极芯体露出部14的焊接。因此，如图2(a)所示，折弯前的正极集电体20形成从基部21的一侧部向一方向延伸的引线部22。然而，在本发明中，正极集电体20的引线部22与正极芯体露出部14的焊接并不限定于此，也可以在正极芯体露出部14的两面进行。图8是示意性地示出在正极芯体露出部14的两面焊接正极集电体20的引线部22的情况下使用的正极集电体20的结构的俯视图。如图8所示，正极集电体20形成有基部21和从基部21的两侧部向彼此相反方向延伸的引线部22a、22b。而且，通过在基部21与引线部22a的边界部形成缺口部23a，从而形成了因过电流而能够熔断的熔断部24a。同样地，通过在基部21与引线部22b的边界部形成缺口部23b，从而形成了因过电流而能够熔断的熔断部24b。此外，引线部22a以及22b分别沿着虚线25a、26a以及25b、26b如图3所示那样折弯。在此，熔断部24a、24b分别与引线部22a、22b的其它部位相比截面积最小。而且，熔断部24a、24b的截面积分别相对于封口板12的长边方向上的、通过基部21与正极端子15的焊接连接部的引线部侧的端部且相对于封口板12的长边方向垂直的基部21的截面积，为92％以下。通过这样的结构，在二次电池流过过大的电流时，能够在设置于基部21与引线部22a、22b的边界部的熔断部24a、24b处，可靠地熔断引线部22a、22b。另外，设置于基部21的引线部优选像上述的实施方式那样为一个。若像上述的实施方式那样设置于基部21的引线部为一个，则与设置于基部21的引线部为两个的情况相比较，在二次电池流过过电流的情况下能够更可靠地熔断集电体。因而，若像上述的实施方式那样设置于基部21的引线部为一个，则成为可靠性更高的二次电池。(变形例3)在上述实施方式中，如图1所示，正极端子15贯通在封口板12设置的贯通孔并固定于封口板12。然而，在本发明中，正极端子15不限定于这样的结构，也可以由封口板12兼作正极端子。图9是示意性地示出封口板12兼作正极端子的情况下的正极集电体20的基部21与正极端子(封口板12)的焊接的方法的剖视图。如图9所示，封口板12在电池内表面具有突起部12a，突起部12a配置在形成于基部21的开口部21a内。而且，在图中的用箭头p示出的地方，对封口板12的突起部12a的端部和基部21的开口部21a的缘部进行焊接。在此，突起部12a例如能够通过对封口板12进行冲压加工而形成。在该情况下，在与突起部12a相反一侧形成有凹部12b。另外，如图1所示，在本变形例中，负极端子17贯通设置于封口板12的贯通孔并固定于封口板12。此外，正极集电体20的结构、以及正极集电体20的引线部22与正极芯体露出部14的焊接的方法与在上述实施方式中说明的结构相同。以上通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但是这样的记述并不是限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式中通过在引线部22的宽度方向两端部形成缺口部23a、23b来设置了熔断部24，但是不限定于此，例如，也可以通过沿着引线部22的宽度方向形成使厚度变薄的槽部，从而设置熔断部24。此外，在上述实施方式中作为二次电池10以非水电解质二次电池为例进行了说明，但是其种类并无特别限定，例如，能够适用于锂离子二次电池、镍氢二次电池等。此外，本发明能够更适用于容量为5ah以上的方形二次电池。特别是，本发明在应用于容量为5ah～15ah的锂离子二次电池的情况下是特别有效的。在锂离子二次电池中，能够使用众所周知的材料。例如，作为正极活性物质，优选使用锂过渡金属复合氧化物。此外，作为负极活性物质，优选使用碳材料或硅材料。<其他>其他发明涉及的方形二次电池具备：外装体，其具有开口部；电极体，其容纳在所述外装体内，并具有正极板以及负极板；封口板，其对所述开口部进行封口；端子，其与所述正极板或所述负极板电连接，并贯通设置于所述封口板的贯通孔；以及集电体，其与所述正极板或所述负极板电连接，其中，所述集电体具有：基部，其在所述封口板与所述电极体之间沿着所述封口板配置；以及引线部，其从所述基部的端部向所述外装体的底部的方向延伸，所述基部在该基部与所述端子连接，所述引线部与所述正极板或所述负极板的芯体露出部连接，在所述基部与所述引线部的边界部，在所述引线部的宽度方向上的一个端部形成有第一缺口部，在另一个端部形成有第二缺口部，连结所述第一缺口部的顶点a和所述第二缺口部的顶点b的直线与在所述封口板的长边方向上延伸的直线大致平行。若是这种结构，则在通过将板状的金属材料进行弯曲加工来形成集电体的情况下，能够更可靠地将集电体成型为给定的形状。因此，能够在给定的位置以给定的条件对集电体和芯体露出部进行焊接连接，成为可靠性更高的二次电池。特别是，在对基部固定于封口板的集电体进行弯曲加工的情况下，是特别有效的。另外，连结顶点a和顶点b的直线相对于在封口板的长边方向上延伸的直线的斜率优选为-10°～10°的范围，更优选为-5°～5°的范围。当前第1页12