电池块的制作方法

本发明涉及一种利用引线板将多个圆筒型电池连接起来而形成的电池块，特别是，涉及一种利用引线板将如下这种圆筒型电池连接起来而形成的电池块，该圆筒型电池具有在内压异常地上升时开阀的排气阀。

背景技术：

针对向混合动力汽车、电动汽车的行驶电动机供给电力的电池块而言，将许多个二次电池串联、并联地连接在一起从而增大输出和充放电容量。在这种电池块中，为了确保实现较高的安全性而设有排气阀，防止因电池罐的破裂而导致的恶劣影响。排气阀在内压变为高于阈值压力时开阀，从而防止电池罐的破裂。此外，排气阀与排气管道相连结，将在开阀状态下排出的高温高压的气体安全地排出到电池块的外部。为了实现上述结构，开发了一种在封口板设有排气阀的二次电池(参照专利文献1)。

如图6的剖视图所示，该二次电池在圆筒型电池81的封口板82设有排气阀83。在该图的圆筒型电池81中，层叠有双层的金属板作为封口板82，在设于上侧金属板82a的凸部电极84的内部配置有螺旋弹簧85，将被该螺旋弹簧85按压的阀芯86弹性地按压于下侧金属板82b的表面。下侧金属板82b设有通孔87，以封闭该通孔87的方式按压阀芯86。针对该二次电池而言，在电池壳体的内压低于阈值压力的状态下，阀芯86被按压于下侧金属板82b而成为闭阀状态，当内压变为高于阈值压力时，阀芯86被推起而开阀。封口板82存在以下缺点：在排气阀83开阀时，使通过了通孔87的高温高压的气体自设于凸部电极84的小孔88向外部排出，因此无法快速地排出高温高压的气体。

为了消除以上的缺点，开发了一种在外壳罐的底板设有排气阀的二次电池(参照专利文献2)。在图7和图8中示出了该二次电池的底板。在这些图的底板91、92中，呈环状地设有薄壁线94，将薄壁线94的内侧视为排气阀93。在该底板91、92中，设有两组排气阀93。在图7的底板91中，难以使两组排气阀93一同开阀。其原因在于，当一个排气阀93开阀时，内压下降，导致另一个排气阀93不会开阀。若无法使两个排气阀93开阀，则排气阀93的开口面积减小，无法快速地排出内部气体。为了消除此弊病，在图8的底板92中，利用刚度较高的内部极耳95将两组排气阀93连结起来，利用一个排气阀93断裂的动作来推开另一排气阀93从而使另一排气阀93断裂。针对该底板92而言，虽然能使两个排气阀93一同开阀，但将排气阀93连结起来的内部极耳95会限制开阀位置。其原因在于，内部极耳95会卡挂于划分两个排气阀93的肋96，无法使排气阀93与底板92充分地分离从而进行开阀。因此，存在无法使两个排气阀93大幅度地打开而快速地排出内部气体的缺点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-5075号公报

专利文献2：日本特开2016-100273号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

针对包括许多个二次电池在内的电池块而言，很重要的是：在某个二次电池发生热失控而使排气阀开阀的状态下，热失控不会引发相邻的二次电池的热失控。其原因在于，当在多个二次电池中引发热失控时，针对电池块整体而言会扩大成很大的热失控。例如，当锂离子二次电池发生热失控而使排气阀开阀时，数百度以上的极高温且极高压的气体会瞬间地喷出，因此可靠地阻止热失控的引发是很重要的。由此，很重要的是：使排气阀瞬间地大幅度打开，自开阀后的排气阀将高温高压的气体从排气管道快速地排出到外部。

即使设于图7和图8所示的底板91、92的排气阀93能比图6所示的封口板82的排气阀83更顺利地排出内部气体，但针对底板91、92的排气阀93而言更快速地排出内部气体也是很重要的。其原因在于，快速地排出内部气体能够提高电池块的安全性。

本发明是为了达成以上的目的而开发出的，本发明的目的之一在于，提供一种能自开阀后的排气阀很顺利地排出内部气体而有效地防止热失控的引发，从而实现较高的安全性的电池块。

用于解决问题的方案

本发明的一个技术方案的电池块包括：圆筒型电池1，其为多个，将该圆筒型电池1的两端部设为连接引线板3的正负的电极15；以及引线板3，其与圆筒型电池1的电极15相连接。圆筒型电池1包括在底板12设有排气阀16的电池罐10，在电池罐10的底板12设有连接引线板3的底面电极15b。此外，在底板12设有在阈值压力的作用下断裂的环状的薄壁线17，将该薄壁线17的内侧作为1组排气阀16。在与底面电极15b相连接的引线板3的与排气阀16相对的位置，设有能够供自底板12分离的排气阀16通过的内形的通孔32，将底面电极15b配置于比薄壁线17靠外侧的位置，使引线板3连接于该底面电极15b。

以上的电池块具有能自开阀后的排气阀很顺利地排出内部气体而有效地防止热失控的引发，从而确保较高的安全性的特征。其原因在于，在以上的电池块中，在底板设有1组排气阀，并且在与底板的底面电极相连接的引线板的与排气阀相对的位置处，设有能够供开阀而自底板分离的排气阀通过的通孔，另外，在底板的比薄壁线靠外侧的位置配置底面电极，使引线板连接于该底面电极。特别是，在以上的电池块中，在引线板设有供分离后的排气阀通过的通孔，没有使引线板连接于在开阀状态下自底板分离的排气阀，因此能使分离后的排气阀通过引线板的通孔从而将其可靠地排出到外部并且不被引线板制约。另外，由于在底板设有1组排气阀，因此不必像图7和图8所示的以往的电池块那样，为了使多个排气阀一同开阀而将刚度较高的内部极耳连接于多个排气阀，从而使这些多个排气阀一同开阀，此外也不必在多个排气阀设置划分肋，因此不会有硬性较高的内部极耳限制排气阀的开度的情况，此外也不会有划分肋限制排气阀的开度的情况。因此，针对以上的电池块而言，在二次电池的内压变为高于阈值压力而使薄壁线断裂，排气阀开阀而自底板分离时，如图3的点划线所示，没有与引线板相连接的排气阀16通过设于引线板3的通孔32而可靠地排出到外侧。因此，能够增大自底板分离后的排气阀的开度，能够顺利地排出内部气体。开阀而自底板分离后的排气阀向排气管道移动，内部气体自大幅度地开口的排出口顺利地向排气管道流动从而快速地排出。因而，针对以上的电池块而言，在某一圆筒型电池发生热失控而使排气阀开阀时，使该圆筒型电池的内部气体瞬间排出，能够有效地阻止因内部气体的排出延迟而在相邻的圆筒型电池引发热失控的情况，能够明显提高作为电池块的安全性。

此外，在以上的电池块中，在排气阀的外侧设有底面电极，并在底面电极连接引线板，因此能够在排气阀的开阀状态下使引线板连接于底板。该电池块能够构成为在排气阀的开阀状态下内部极耳不与底板分离的构造，在排气阀的开阀状态下保持将螺旋电极与圆筒型电池的电极连接起来的状态。因而，在该电池块中，能以与各圆筒型电池串联的方式连接作为保护元件的熔丝，通过使熔丝的熔断电流在排气阀开阀后的圆筒型电池中流动，从而将与圆筒型电池串联地相连接的熔丝熔断。因此，也实现了如下特征，即，能够可靠地使排气阀开阀后的圆筒型电池与其他电池断开，使排气阀未开阀的其他电池安全地进行充放电从而进行使用。

针对本发明的电池块而言，与底面电极15b相连接的引线板3借助一端与引线板3的主体部30相连结的弹性臂31而连结于底面电极15b，能够将弹性臂31的形状形成为沿通孔32的内侧缘延伸的细长的拱状。

在以上的电池块中，在引线板设有弹性臂，借助该弹性臂将引线板连接于底面电极，因此能够利用弹性臂吸收因圆筒型电池的相对性的错位而导致的引线板的内部应力、应变，因此具有能够长时间地稳定地将引线板连结于底板的特征。另外，在将引线板超声波焊接于底板的状态下，能够通过使弹性臂弹性变形从而高效地将弹性臂连接于底面电极。此外，也实现了如下特征，即，在对引线板进行超声波焊接时，能够减少超声波振动给底板的薄壁线带来的恶劣影响。该情况具有如下特征，即，也能够防止在连接了引线板后因薄壁线的损伤而导致的排气阀的阈值压力的失常。此外，由于将弹性臂形成为沿通孔的内侧缘延伸的细长的拱状，因此具有如下特征，即，将弹性臂配置于较狭窄的区域并且将其形成为较长从而使该弹性臂容易地进行弹性变形，从而能够将该弹性臂可靠且稳定地连接于底面电极，并且能够更有效地阻止薄壁线的损伤。

针对本发明的电池块而言，能够是，引线板3具有配置在通孔32的两侧的一对弹性臂31，一对弹性臂31的与连结于引线板3的主体部30的连结端的所在侧相反的那一侧的端部彼此连结而成为连结部33，该连结部33与底面电极15b连接。

在以上的电池块中，使一对弹性臂与底面电极相连接，因此具有如下特征，即，能将弹性臂设为易于弹性变形的较薄的金属板，并且能够减小弹性臂的电阻而减少因大电流导致的电阻损失。易于弹性变形的弹性臂能够容易地对连接于引线板的圆筒型电池的相对性的错位进行吸收，从而保护底面电极与弹性臂之间的连接部，此外，针对进行超声波焊接的引线板而言，能使弹性臂的顶端部高效地进行超声波振动从而将其稳定地连接于底面电极。另外，由于能使弹性臂的顶端部高效地进行超声波振动，因此能够减小超声波振动器的输出而将弹性臂可靠地连接于底面电极。因此，能够防止在将引线板超声波焊接于底面电极的工序中的薄壁线的损伤，能够以防止排气阀的阈值压力的失常为前提地将引线板连接于底面电极。

针对本发明的电池块而言，能够是，利用绝缘管23覆盖电池罐10的圆筒部和底板12的外周缘，将底面电极15b配置于绝缘管23与薄壁线17之间。该电池块具有如下特征，即，能够将彼此相邻的圆筒型电池配置为彼此可靠地绝缘。

针对本发明的电池块而言，能够是，对引线板3进行超声波焊接而将其连接于底面电极15b。该电池块具有如下特征，即，能够使电池块和引线板为不同种金属，并且能够将引线板稳定且可靠地连接于底面电极。

针对本发明的电池块而言，能够是，将与收纳于电池罐10的电极板21相连接的内部极耳22焊接于排气阀16的内表面，将该内部极耳22设为在排气阀16的开阀状态下断裂的比底板12薄的金属板。该电池块具有如下特征，即，能在排气阀的开阀状态下使内部极耳断裂，从而使开阀的排气阀自底板可靠地分离。

针对本发明的电池块而言，能够是，对与底面电极15b相连接的引线板3使用厚度为100μm以上且500μm以下的金属板，将该金属板设为铝、铜、镍、铁以及这些金属的合金中的任一者。

针对本发明的电池块而言，能够是，将较厚的集电板5连接于与底面电极15b相连接的引线板3。该电池块具有如下特征，即，能够将引线板稳定且可靠地连接于圆筒型电池，并且利用低电阻的集电板将彼此相邻的圆筒型电池连接起来，能够减小连接引线的电阻损失。

针对本发明的电池块而言，能够是，将圆筒型电池1设为锂离子二次电池等非水系二次电池。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的电池块的立体图。

图2是图1所示的电池块的分解立体图。

图3是图1所示的电池块的沿iii-iii线的放大剖视图。

图4是表示使引线板连接于圆筒型电池的底板后的状态的放大仰视图。

图5是圆筒型电池和引线板的底面立体图。

图6是以往的二次电池的放大剖视图。

图7是以往的其他二次电池的底板的俯视图。

图8是以往的其他二次电池的底板的俯视图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施例。但以下所示的实施例是例示用于将本发明的技术思想具体化的电池块的例子，本发明没有将电池块限定于以下的例子。此外，本说明书绝没有将权利要求书所示的构件限定于实施例的构件。

图1和图2所示的电池块100包括多个圆筒型电池1。在电池块100中，能够将圆筒型电池1并联地连接起来而增大电流，能够将圆筒型电池1串联地连接起来而增高输出电压。另外，能够增多连接起来的圆筒型电池1的个数而增大充放电容量。因而，针对电池块100而言，为了得到最适于用途的输出电压、输出电流以及充放电容量，将多个圆筒型电池1串联、并联地连接起来。本发明的电池块100主要应用于向混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及电动汽车等电动车辆的行驶电动机供给电力的电源，但针对电动车辆以外的用途而言，也能够应用于要求大输出的用途，例如蓄电用的电源等。

图2的分解立体图所示的电池块100包括：圆筒型电池1，其为多个；电池保持件2，其将各圆筒型电池1配置于固定位置；绝缘保持件4a、4b，其覆盖电池保持件2的两端面；引线板3，其与圆筒型电池1的正负的电极15相连接；集电板5，其与引线板3层叠并与引线板3相连接；以及绝缘片6，其配置于绝缘保持件4b与引线板3之间。在该图的电池块100中，利用引线板3将多个圆筒型电池1并联地连接起来。在图中的电池块100中，将所有的圆筒型电池1并联地连接起来，但针对本发明的电池块100而言，也能将圆筒型电池1串联地连接起来，或者将圆筒型电池1串联且并联地连接起来。

在图2的电池块100中，利用电池保持件2将圆筒型电池1配置于固定位置。电池保持件2具有贯通其两面的多个保持孔2a，将圆筒型电池1插入该保持孔2a从而配置于固定位置。在图中的电池块100中，由于是将所有的圆筒型电池1并联地连接起来，因此将所有的圆筒型电池1朝向相同的方向地插入保持孔2a而配置于固定位置。

圆筒型电池1是作为非水系电解液电池的锂离子二次电池。针对单位重量的容量而言，锂离子二次电池的容量较大，因此使圆筒型电池1成为锂离子二次电池的电池块100能够在小型轻型化的基础上增大充放电容量。但本发明没有将圆筒型电池限定于非水系电解液电池，也能设为在底板设有当内压上升至阈值压力时开阀的排气阀的其他的圆筒型电池。

如图3所示，针对圆筒型电池1而言，在金属制的电池罐10内收纳有螺旋电极20并填充有电解液，使正负的电极板21隔着隔膜层叠而形成该螺旋电极20。在电池罐10中，利用封口板13使圆筒状的外壳罐11的开口部密闭，该外壳罐11的底面由底板12封闭。借助绝缘材料14将封口板13以与外壳罐11绝缘且气密的方式固定于外壳罐11。圆筒型电池1在长度方向上的两端设有电极15。针对作为锂离子二次电池的圆筒型电池1而言，将设于封口板13的凸部电极15a设为正极，将设于外壳罐11的底板12的底面电极15b设为负极。针对圆筒型电池1而言，能够使用将直径设为18mm、将全长设为65mm的俗称为“18650”的锂离子二次电池，或者能够使用接近该尺寸或大于该尺寸的锂离子二次电池。

在圆筒型电池1中，借助内部极耳22使所收纳的螺旋电极20与封口板13的凸部电极15a以及底板12的底面电极15b相连接。使底面电极15b与螺旋电极20相连接的内部极耳22不必像以往那样使多个排气阀一同开阀，因此能够将内部极耳22设为在排气阀16的开阀状态下断裂的强度。针对该内部极耳22而言，使用比底板12薄的金属板、金属箔或较细的导线。在图3的剖视图所示的圆筒型电池1中，通过焊接将内部极耳22连接于底板12的中心。

在排气阀16的开阀状态下断裂的内部极耳22能够使排气阀16特别大幅度地开阀。不过，无需一定将内部极耳22设为在排气阀16的开阀状态下断裂的强度。未断裂的内部极耳22被开阀的排气阀16拉拽而变形。特别是，内部极耳22以具有少许松弛的状态连结于排气阀16，因此即使其处于未断裂的状态，在排气阀16的开阀状态下也会被拉扯为直线状而增大排气阀16的开度。

在圆筒型电池1的底板12上设有会在阈值压力的作用下断裂的环状的薄壁线17，将该薄壁线17的内侧设为1组排气阀16。在图4的仰视图和图5的立体图所示的圆筒型电池1中，呈与圆形的底板12同心的形状地设置圆形环状的薄壁线17，从而设置圆形的排气阀16。排气阀16因薄壁线17断裂而开阀。因薄壁线17断裂而开阀的排气阀16自底板12分离。根据外壳罐11的材质和薄壁线17的厚度来确定排气阀16的阈值压力。在铁制的外壳罐11中，将薄壁线17的厚度设为例如30μm～100μm。针对外壳罐11而言，对底板12进行压制加工而设置圆形的薄壁线17，从而设置排气阀16。

在图3的圆筒型电池1中，利用绝缘管23覆盖电池罐10的圆筒部和底板12的外周缘而使这两者绝缘。绝缘管23为热收缩管，其还覆盖封口板13的外周部而使封口板13的外周部绝缘。针对底板12而言，在绝缘管23与薄壁线17之间设有环状的间隙，在该间隙处配置有底面电极15b。底面电极15b配置于位于薄壁线17外侧且位于绝缘管23内侧的平面部18。

图3的底板12设有薄壁线17，将薄壁线17的内侧作为排气阀16。薄壁线17是通过压制加工在底板12中线状地实施压薄加工从而设置的。针对底板12而言，在薄壁线17与底板12的外周缘之间设有平面部18。在图3的剖视图所示的底板12中，将薄壁线17的截面形状设为向外壳罐11的内侧突出的u弯形状。排气阀16为圆锥状，设为中心向内侧突出的山形。使排气阀16的与薄壁线17的分界部分比设于底板12的外周部的平面部18向外侧突出。使连接于螺旋电极20的内部极耳22与排气阀16的中心部即山形的突出部相连接。圆锥状的排气阀16在作用内压的状态下应变较小，能使薄壁线17整体可靠地断裂。

在图3的电池块100中，将两张引线板3配置于电池保持件2的两面。在该电池块100中，使一张引线板3a连接于圆筒型电池1的凸部电极15a，使另一张引线板3b连接于在圆筒型电池1的底板12设置的底面电极15b，从而将圆筒型电池1并联地连接起来。

引线板3是较薄的金属板，与设于各圆筒型电池1的两端的电极15相连接。通过点焊而使一张引线板3a连接于凸部电极15a，通过超声波焊接而使另一张引线板3b连接于底面电极15b。在超声波焊接中，在将超声波焊头按压于引线板3b的表面并将引线板3b按压于底面电极15b的状态下，使引线板3b进行超声波振动从而将引线板3b连接于底面电极15b。在超声波焊接中，使引线板3b沿与底面电极15b的表面平行的方向进行超声波振动从而使引线板3b连接于底面电极15b。在超声波焊接中，在分界面处使金属进行分子结合从而将引线板3连接于底面电极15b，因此能将不同种金属稳定地连接在一起。因而，能将铝制的引线板3b可靠且稳定地固定于铁制的底板12。

但是，本发明没有将引线板3与圆筒型电池1的电极15之间的连接限定为点焊、超声波焊接。其原因在于，需要利用最适于引线板和电极的材质的方法进行连接。因而，也能利用除以上的电极构造之外的其他所有的连接构造，例如激光焊接、焊锡等的构造来连接引线板。

当圆筒型电池1的相对位置错位时，应力作用于引线板3。引线板3设为较薄的金属板而易于弹性变形，从而能减小因圆筒型电池1的相对位置的错位而产生的应力。因而，针对与电极15相连接的引线板3而言，使用例如100μm以上且500μm以下、优选100μm以上且300μm以下的较薄的金属板。较薄的金属板易于弹性变形，因此能以较小的输出将引线板3b稳定地超声波焊接于底面电极15b。能够减小超声波振动器的输出的情况也实现了能够在进行超声波焊接的工序中减少薄壁线17的损伤的特征。

较薄的金属板的引线板3的电阻较大。在图2和图3的电池块100中，在引线板3层叠有集电板5来减小电阻。集电板5比引线板3厚，例如是约2mm的铝板。另外，能够将集电板5设为1mm以上、优选1.5mm以上的铝板。在将引线板3和集电板5设为铝板、将引线板3连接于集电板5而利用引线板3和集电板5构成连接引线的电池块100中，具有能使连接引线轻型化的特征。特别是，通过对集电板5使用较厚的铝板，从而具有能使集电板5的电阻减小并且轻型化的特征。但引线板3和集电板5也能使用除铝板以外的金属板，例如也能够使用铜、镍、铁以及这些金属的合金。另外，针对金属而言，能通过添加各种各样的金属而改进其物理性质，因此在本说明书中，只要没有限定，则将金属用作包含合金的意思。由此，例如将铝板用作包含铝合金板的意思。

通过点焊而将要与凸部电极15a相连接的引线板3a连接于凸部电极15a。如图2和图3所示，借助与主体部30相连结的连接片35而将引线板3a连接于凸部电极15a。针对图2和图3所示的引线板3a而言，在该引线板3a的与圆筒型电池1的电极15相对的位置开口形成有连结孔36，并且设有位于该连结孔36而与电极15相连接的连接片35。该连结孔36和连接片35是通过对铝板进行冲裁加工而设置的。通过点焊而将引线板3a的连接片35连接于凸部电极15a。

如图3～图5所示，针对与底面电极15b相连接的引线板3b而言，在该引线板3b的与排气阀16相对的位置设有通孔32。引线板3b的通孔32是通过对铝板进行冲裁加工而设置的。使通孔32的内形比排气阀16的外形大，如图3的点划线所示，通孔32形成为供自底板12分离的排气阀16通过的形状。为了能使排气阀16顺利地通过，使通孔32开口为其内径比排气阀16的外径大例如0.5mm以上、优选1mm以上、进一步优选2mm以上。

在与底面电极15b相连接的引线板3b设有弹性臂31，使该弹性臂31连接于底面电极15b。如图4和图5所示，使弹性臂31的一端与引线板3b的主体部30相连结。弹性臂31形成为沿通孔32的内侧缘延伸的细长的拱状，其全长比直线状的弹性臂的全长长。此外，在图4的引线板3b中，在通孔32的两侧配置有一对弹性臂31。一对弹性臂31的与连结于引线板3b的主体部30的连结端的所在侧相反的那一侧的端部(在图中为左端部)彼此连结在一起，并使连结部33连接于底面电极15b。另外，在图4中，用网状剖面线表示连结部33与底面电极15b之间的连接部分。针对引线板3b而言，为了设置弹性臂31，在弹性臂31与主体部30之间设有狭缝34。狭缝34和通孔32是通过对铝板进行冲裁加工而设置的。在图4所示的引线板3b中，将连结部33设为宽度较宽，因此狭缝34形成为在弹性臂31的连结部33的外侧部处呈日文“コ”字状弯曲的形状，将日文“コ”字状的内侧作为宽度较宽的连结部33。

集电板5层叠于引线板3的外侧而与引线板3相连接。针对集电板5而言，为了使引线板3连接于圆筒型电池1的电极15，在该集电板5的与圆筒型电池1的电极15相对的位置开口形成有连接孔5a。针对该集电板5而言，在其层叠于引线板3的外侧的状态下，经由该连接孔5a而将引线板3点焊或超声波焊接于电极15。

产业上的可利用性

本发明的电池块是利用引线板将具有排气阀的多个圆筒型电池连接在一起而形成的电池块，能够较佳地作为用于驱动混合动力汽车、电动汽车等电动车辆的行驶电动机的电源或载置型的蓄电用设备的电源进行应用。

附图标记说明

100、电池块；1、圆筒型电池；2、电池保持件；2a、保持孔；3、引线板；3a、引线板；3b、引线板；4a、绝缘保持件；4b、绝缘保持件；5、集电板；5a、连接孔；6、绝缘片；10、电池罐；11、外壳罐；12、底板；13、封口板；14、绝缘材料；15、电极；15a、凸部电极；15b、底面电极；16、排气阀；17、薄壁线；18、平面部；20、螺旋电极；21、电极板；22、内部极耳；23、绝缘管；30、主体部；31、弹性臂；32、通孔；33、连结部；34、狭缝；35、连接片；36、连结孔；81、圆筒型电池；82、封口板；82a、上侧金属板；82b、下侧金属板；83、排气阀；84、凸部电极；85、螺旋弹簧；86、阀芯；87、通孔；88、小孔；91、底板；92、底板；93、排气阀；94、薄壁线；95、内部极耳；96、肋。