圆筒型电池及其制造方法与流程

本公开涉及圆筒型电池及其制造方法。

背景技术：

存在将从正极板、隔板以及负极板一起卷绕而成的电极体的负极板导出的电极接头与外装罐连接的电池。与正极板连接的电极接头与过滤器连接并与正极导通。例如，在专利文献1中记载有这样的电池。

在专利文献1的电池中，与负极板连接的两个电极接头(引线)均被焊接在外装罐的底部中央部的相同部位。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6147207号

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在以往的圆筒型电池中，为了提高落下时的耐久性，要求进一步提高电极体与外装罐的连接处的旋转转矩强度。

因此，本公开的目的在于解决上述课题，提供一种提高了旋转转矩强度的圆筒型电池以及圆筒型电池的制造方法。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本公开的方式所涉及的圆筒型电池具备：电极体，具有第1电极板和第2电极板，由所述第1电极板和所述第2电极板隔着隔板卷绕而构成，所述第1电极板连接有第1电极接头以及第2电极接头各自的一端，所述第2电极板的极性与所述第1电极板相反；外装罐，收纳所述电极体；和封口体，对所述外装罐的开口边缘进行封口，所述第1电极接头以及所述第2电极接头从所述第1电极板分别向所述第1电极板的卷绕轴的一侧和另一侧突出地配置，所述第1电极接头与所述外装罐的底部抵接并被焊接，所述第2电极接头焊接于所述外装罐的与底部相反侧的所述开口边缘侧。

此外，为了实现上述目的，本公开的方式所涉及的圆筒型电池的制造方法包括：将第1电极接头以及第2电极接头各自的一端与第1电极板连接，所述第1电极接头以及第2电极接头从所述第1电极板分别向所述第1电极板的卷绕轴的一侧和另一侧突出地配置的工序；将与所述第1电极板的极性相反的第2电极板和所述第1电极板隔着隔板卷绕来制作电极体的工序；将所述电极体收纳于外装罐的工序；将所述第1电极接头与所述外装罐的底部抵接并进行焊接的工序；和通过封口体对所述外装罐的开口边缘进行封口的工序，在通过所述封口体进行封口的工序中，所述第2电极接头焊接于与所述外装罐的所述底部相反侧的所述外装罐的开口边缘侧。

发明效果

如上所述，根据本公开的上述方式，能够提供一种提高了相对于与接合于罐的底部的电极接头连接的电极体的旋转转矩强度的圆筒型电池以及圆筒型电池的制造方法。

附图说明

图1a是示意性地表示本公开的第1实施方式中的电池的结构的纵剖视图。

图1b是示意性地表示本公开的第1实施方式中的电极体的纵剖视图。

图2a是从本公开的第1实施方式中的电池的上方观察的俯视图。

图2b是图2a的第2电极接头29b周边的局部放大图。

图3是从比较例中的电池的上方观察的俯视图。

图4是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的流程的流程图。

图5是接合有两个接头电极的第2电极板的俯视图。

图6a是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的说明图。

图6b是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的说明图。

图6c是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的说明图。

图6d是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的说明图。

图6e是表示本公开的第1实施方式中的电池的制造方法的说明图。

图7是示意性地表示本公开的第2实施方式中的电池的结构的纵剖视图。

图8a是示意性地表示本公开的第3实施方式中的电池的结构的纵剖视图。

图8b是示意性地表示本公开的第3实施方式的变形例中的电池的结构的纵剖视图。

图9是从本公开的变形例中的电池的上方观察的俯视图。

符号说明

1、1a、1b、1c电池

3第2电极板

5第1电极板

7隔板

9电极体

11、11a、11b外装罐

11a、11aa开口边缘

11b、11ab侧部

11c底部

11ad顶部

11ae折回部

11af延伸突出部

13接合部

14激光束

15绝缘板

16绝缘板

16a孔部

17封口体

17a凹部

19、19a接合部

21第3电极接头

23第2电极端子

25绝缘体

29电极接头

29a第1电极接头

29b第2电极接头

31接合部

33间隙

ws卷绕轴

具体实施方式

根据本公开的一方式，圆筒型电池具备：电极体，具有第1电极板和第2电极板，由所述第1电极板和所述第2电极板隔着隔板卷绕而构成，所述第1电极板连接有第1电极接头以及第2电极接头各自的一端，所述第2电极板的极性与所述第1电极板相反；外装罐，收纳所述电极体；和封口体，对所述外装罐的开口边缘进行封口，所述第1电极接头以及所述第2电极接头从所述第1电极板分别向所述第1电极板的卷绕轴的一侧和另一侧突出地配置，所述第1电极接头与所述外装罐的底部抵接并被焊接，所述第2电极接头焊接于所述外装罐的与底部相反侧的所述开口边缘侧。

此外，根据本公开的另一个方式，圆筒型电池的制造方法包括：将第1电极接头以及第2电极接头各自的一端与第1电极板连接，所述第1电极接头以及第2电极接头从所述第1电极板分别向所述第1电极板的卷绕轴的一侧和另一侧突出地配置的工序；将与所述第1电极板的极性相反的第2电极板和所述第1电极板隔着隔板卷绕来制作电极体的工序；将所述电极体收纳于外装罐的工序；将所述第1电极接头与所述外装罐的底部抵接并进行焊接的工序；通过封口体对所述外装罐的开口边缘进行封口的工序，在通过所述封口体进行封口的工序中，所述第2电极接头焊接于与所述外装罐的所述底部相反侧的所述外装罐的开口边缘侧。

此外，所述第2电极接头焊接于所述外装罐的所述开口边缘。

此外，所述第2电极接头介于所述封口体与所述开口边缘之间并被焊接。

此外，所述封口体在外周部具有向中心方向凹陷的凹部，所述第2电极接头嵌入所述封口体的凹部。

此外，所述圆筒型电池具有多个所述第2电极接头。

此外，关于所述外装罐，在纵剖视时，所述外装罐的侧部从所述底部到所述开口边缘具有直线形状。

此外，所述第1电极接头沿着所述外装罐的所述底部被弯折。

此外，所述第1电极板为负极板，所述第2电极板为正极板。

(第1实施方式)

以下，参照附图对本公开的第1实施方式进行详细说明。另外，本公开并不限定于以下的实施方式。此外，在不脱离获得本公开的效果的范围内能够适当变更。进而，也可以与其他实施方式进行组合。

参照图1a以及图1b。图1a是示意性地表示本公开的第1实施方式中的电池1的结构的纵剖视图。图1b是示意性地表示电极体9的纵剖视图。另外，在以下的说明中，在外装罐11中，将底部11c侧作为下方，将封口体17侧作为上方。

在电池1中，第1电极板5和第2电极板3隔着隔板7以卷绕轴ws为中心卷绕成螺旋状的电极体9与电解液一起收纳在外装罐11内。因此，卷绕轴ws也是第1电极板5、第2电极板3各自的卷绕轴。在第1实施方式中，例如，第1电极板5为负极板，第2电极板3为正极板。

在电极体9的下部配置有绝缘板15。绝缘板15例如是圆形，具有与卷绕的电极体9的最外周的下端部接触的程度的大小。在电极体9的上部配置有绝缘板16。绝缘板16例如是圆形，具有与卷绕的电极体9的最外周的下端部接触的程度的大小，具有用于使后述的第3电极接头21向上方延伸的孔部16a。外装罐11具有开口边缘11a、侧部11b以及底部11c。外装罐11的开口边缘11a被封口体17封口。

在第1实施方式中，外装罐11的开口边缘11a包括外装罐11的开口周边部分，例如包括外装罐11的上部内侧部分、顶部以及上部外侧部分。外装罐11的侧部11b在纵剖视时从底部11c向上方呈直线状延伸至开口边缘11a。封口体17例如是金属制的板状构件。

在电极体9的任一方的极板例如作为负极板的第1电极板5上接合有多个电极接头29。电极接头29包括从第1电极板5向底部11c导出的第1电极接头29a和向封口体17导出的第2电极接头29b。

第1电极接头29a沿着侧部11b向底部11c延伸，弯折成l字状并与底部11c抵接。第2电极接头29b沿着侧部11b呈直线状向封口体17延伸。

与电极体9的另一方的极板例如作为正极板的第2电极板3接合的第3电极接头21，经由接合部13与第2电极端子23接合。第2电极端子23经由绝缘体25与封口体17一体化。绝缘体25具有环状的形状，嵌入到形成于封口体17的中心部的孔中。此外，在形成于绝缘体25的中心部的孔中嵌入有第2电极端子23。绝缘体25仅配置在第2电极端子23的周围，因此能够减小绝缘体25的尺寸。由此，能够使第2电极端子23小型化，提高绝缘性能。

从第2电极板3导出的第3电极接头21和第2电极端子23通过接合部13进行激光接合。从第1电极板5向外装罐11的底部11c导出的第1电极接头29a与外装罐11通过接合部31进行激光接合。此外，从第1电极板5向封口体17导出的第2电极接头29b与封口体17和外装罐11的开口边缘11a一起被激光接合，由此形成了这三个构件熔融而被接合的接合部19。

由于封口体17与第1电极板5导通，因此封口体17例如成为负极区域。由此，能够连接负极的外部连接端子的区域被扩大。

接下来，参照图2a以及图2b，对封口体17、第2电极接头29b以及与外装罐11的接合部处的位置关系进行说明。图2a是从电池1的上方观察的俯视图，图2b是图2a的第2电极接头29b周边的局部放大图。

封口体17在外周部具有向中心方向凹陷的凹部17a。凹部17a的深度形成为与第2电极接头29b的厚度相同的或者大致相同的长度。因此，当第2电极接头29b嵌入到封口体17的凹部17a时，封口体17与外装罐11的侧部11b能够在凹部17a以外的部位密接。

图3是从上方观察在封口体17未设置凹部17a的情况下的电池1z的俯视图。在图3所示的电池1z中，在封口体17与外装罐11的开口边缘11a之间产生与第2电极接头29b的厚度相应的量的间隙33。因此，在通过激光对封口体17和外装罐11进行焊接时，有可能因该间隙33而产生未接合、开孔等焊接不良。然而，如电池1那样，在封口体17的外周部具有以第2电极接头29b的厚度设置了切口的凹部17a的情况下，能够减小间隙33，因此能够使焊接稳定并减小焊接不良。

接下来，参照图4对电池1的制造方法进行说明。图4是表示制造第1实施方式的电池1的流程的流程图。

首先，在工序s1中，将第1电极接头29a以及第2电极接头29b与第1电极板5连接。具体地说，将第1电极接头29a以及第2电极接头29b各自的一端与第1电极板5的规定的位置连接，使得第1电极接头29a以及第2电极接头29b沿着第1电极板5的卷绕轴ws彼此向相反方向延伸。例如，如图5所示，将第1电极接头29a的一端与第1电极板5连接。进而，在从第1电极接头29a离开间隔l的位置连接第2电极接头29b的一端，使得向与第1电极接头29a的延伸方向相反的方向延伸。第1电极接头29a以及第2电极接头29b例如通过超声波焊接与第1电极板5焊接。接下来，在工序s2中，将第3电极接头21的一端与第2电极板3连接。

接下来，在工序s3中，使用卷绕机，将第1电极板5以及与第1电极板5的极性相反的第2电极板3隔着隔板7向箭头y的方向卷绕来制作电极体9。卷绕结束处的第1电极接头29a、第2电极接头29b配置在电极体9的外周侧。

在第1实施方式中，如图6a所示，在电极体9中，设定第1电极板5上的第1电极接头29a与第2电极接头29b的间隔l，使得在第1电极接头29a和第2电极接头29b彼此对置的位置进行卷绕。此外，通过在第1电极板5上连接多个电极接头29，能够降低电池1内部的电阻，提高快速充电性能、快速放电性能。

接下来，对从电极体9完成后到电极接头29的弯折、与外装罐11的激光接合为止进行说明。

如图6a所示，第1电极接头29a以及第2电极接头29b分别从电极体9突出。在第1实施方式中，该第1电极接头29a和第2电极接头29b相对于卷绕方向(旋转方向)而处于对置的位置关系。

接下来，如图6b所示，将圆板状的绝缘板15配置在第1电极接头29a突出的电极体9的端部侧。接下来，将第1电极接头29a从绝缘板15的直径方向外侧沿着绝缘板15的面上朝向电极体9的内径方向弯折。

接下来，在工序s4中，使电极体9在长度方向上反转，如图6c所示，以第1电极接头29a位于底侧的方式插入到外装罐11中。这样，将电极体9收纳在外装罐11内。

接下来，在工序s5中，如图6d所示，从外装罐11的底侧(在图中为下侧)照射激光束14，同时焊接外装罐11的底部11c和第1电极接头29a。位于外装罐11侧的第1电极接头29a通过非贯通焊接而被接合，使得熔融时的溅射物不进入外装罐11的内部。

此外，将圆板状的绝缘板16配置在第3电极接头21突出的电极体9的端部侧。第3电极接头21贯通形成于绝缘板16的孔部16a。

接下来，在工序s6中，将封口体17的第2电极端子23和第3电极接头21在外装罐11的外部进行激光焊接。焊接后，将第3电极接头21弯折，将封口体17嵌入到外装罐11的开口边缘11a，由此将外装罐11密封。在此，优选在密封外装罐11前注入电解液。但是，在封口体17上设置有用于注入电解液的孔的情况等之下，也能够在密封了外装罐11后注入电解液。

接下来，在工序s7中，如图6e所示，沿着封口体17的外周边缘照射激光束14，同时焊接外装罐11的开口边缘11a、第2电极接头29b和封口体17。这样，通过封口体17对外装罐11的开口边缘11a进行封口。

这样，通过第1实施方式的制造方法制造的电池1，即使在例如基于剧烈的负荷的可靠性试验(落下试验、振动试验等)中，由于旋转转矩强度被强化，因此也不易产生电极接头29的接合脱离。

如上所述，根据第1实施方式所涉及的圆筒型的电池1，具备电极体9，该电极体9具有第1电极板5和第2电极板3，由第1电极板5和第2电极板3隔着隔板7卷绕而构成，第1电极板5连接有第1电极接头29a以及第2电极接头29b各自的一端，第2电极板3的极性与第1电极板5相反。电池1还具备收纳电极体9的外装罐11和对外装罐11的开口边缘11a进行封口的封口体17。第1电极接头29a以及第2电极接头29b从第1电极板5分别向第1电极板5的卷绕轴ws的一侧和另一侧突出地配置。第1电极接头29a与外装罐11的底部11c抵接并被焊接。第2电极接头29b焊接于外装罐11的与底部11c相反侧的开口边缘11a侧。

此外，根据第1实施方式所涉及的圆筒型的电池1的制造方法，包括工序s1，将第1电极接头29a以及第2电极接头29b各自的一端与第1电极板5连接，第1电极接头29a以及第2电极接头29b从第1电极板5分别向第1电极板5的卷绕轴ws的一侧和另一侧突出地配置。此外，电池1的制造方法包括：工序s3，将极性与第1电极板5相反的第2电极板3和第1电极板5隔着隔板7卷绕来制作电极体9；工序s4，将电极体9收纳于外装罐11；和工序s5，将第1电极接头29a与外装罐11的底部11c抵接并进行焊接。进而，电池1的制造方法包括通过封口体17对外装罐11的开口边缘11a进行封口的工序s6，在通过封口体17封口的工序s6中，第2电极接头29b焊接于与外装罐11的底部11c相反侧的外装罐11的开口边缘11a侧。

这样，第1实施方式的圆筒型的电池1的制造方法以及电池1，除了从第1电极板5向外装罐11的底部11c侧延伸的第1电极接头29a之外，还具备从第1电极板5向封口体17侧延伸的第2电极接头29b。由于从第1电极板5延伸的电极接头29与封口体17和外装罐11双方接合，因此能够在不同的部位接合两个第1、第2电极接头29a、29b，能够提高旋转转矩强度。特别是，使用第2电极接头29b将封口体17与外装罐11之间接合，因此能够进一步提高旋转转矩强度。

此外，第2电极接头29b焊接于外装罐11的开口边缘11a。第2电极接头29b焊接于外装罐11的开口边缘11a，因此能够容易地进行第2电极接头29b的焊接。

此外，第2电极接头29b介于封口体17与开口边缘11a之间并被焊接。由此，封口体17与第2电极接头29b导通，因此能够将封口体17作为第2电极接头29的极性的区域。

此外，封口体17在外周部具有向中心方向凹陷的凹部17a，第2电极接头29b嵌入到封口体17的凹部17a中。由此，能够减小封口体17与外装罐11的间隙，能够减小封口体17与外装罐11的焊接不良。此外，能够容易地进行封口体17的外周旋转方向的定位。

此外，关于外装罐11，在纵剖视时，外装罐11的侧部11b从底部11c到开口边缘11a具有直线形状。由此，无需像以往那样将外装罐11向内侧铆接，因此能够减小工时，也能够增大内容积。此外，由于外装罐11的弯曲加工变得简单，因此能够使用不锈钢材料作为外装罐11的材料。

第1电极接头29a沿着外装罐11的底部11c弯折。由此，能够将第1电极接头29a配置在电池1的中心部。其结果是，在焊接第1电极接头29a与外装罐11时，不需要进行圆周方向上的第1电极接头29a的定位，因此能够在外装罐11的底部11c的中心部容易地进行焊接。

(第2实施方式)

接下来，参照图7对第2实施方式中的电池1a进行说明。图7是示意性地表示本公开的第2实施方式中的电池1a的结构的纵剖视图。在图7中，为了便于理解，用虚线表示第2电极接头29b、封口体17、外装罐11a的顶部11ad一起被激光接合而成的接合部19a。

与图1的第1实施方式中的电池1的结构的不同点在于，第2实施方式中的电池1a对外装罐11a的侧部11ab的折回部11ae、封口体17和第2电极接头29b进行焊接。因此，关于该点以及以下所记载的事项以外的点，与第1实施方式相同。

具体地说，外装罐11a的侧部11ab具有在顶部11ad朝向底部11c折回的倒u字形状的折回部11ae。侧部11ab具有从折回部11ae进一步向外装罐11a的直径方向内侧弯折的延伸突出部11af。该延伸突出部11af的前端部形成开口边缘11aa。因此，在第2实施方式中，能够将封口体17载置于延伸突出部11af，因此能够提高封口体17的定位精度，能够容易地进行焊接作业。

(第3实施方式)

接下来，参照图8a，对第3实施方式的电池进行说明。图8a是示意性地表示本公开的第3实施方式中的电池1b的结构的剖视图。与图1的第1实施方式中的电池1的结构的不同点在于，在第3实施方式中的电池1b中，第2电极接头29bb具有向内侧突出的横u字形状的折回部29bba。因此，关于该点以及以下所记载的事项以外的点，与第1实施方式相同。

第3实施方式中的第2电极接头29的第2电极接头29bb具有折回部29bba，因此具有沿电极体9的直径方向延伸的部分。因此，能够在第2电极接头29bb的折回部296bba上载置封口体17的一部分，因此能够容易地进行封口体17的定位。

此外，第2电极接头29bb也可以是图8b所示的形状。具体地说，第2电极接头29cb具有从电极体9的内侧延伸突出并向电极体9的直径方向外侧延伸的延伸突出部29cba，而且，从延伸突出部29cba的外端向与底部11c侧相反的方向延伸。即使是这样的结构，也能够将封口体17的一部分载置于第2电极接头29cb的延伸突出部29cba上，因此能够容易地进行封口体17的定位。

在本公开的各实施方式中，说明了第2电极接头29具有第1电极接头29a以及第2电极接头29b这两个接头结构，但对于三个以上的接头结构也是有效的。图9是从本公开的变形例中的电池的上方观察的俯视图。例如，如图9所示，也可以将第2电极接头29b沿着外周每隔90°配置。这样，能够在封口体17的周围以与周长相应的量增加多个第2电极接头29。第2电极接头29的个数越增加，越能够流通大电流。此外，这样，优选在从上方观察电池时，多个第2电极接头29b被配置为等间隔排列。由此，多个第2电极接头29b的重心接近电池中心，能够取得电极体9的平衡。进而，由于第3电极接头21也在略微偏离电池中心的位置与第2电极板3接合，因此还优选分别配置为第3电极接头21以及第2电极接头29b的全部部件的重心靠近电池中心。

(技术方案5、13)

这样，圆筒型的电池1具有多个第2电极接头29b。通过将多个电极接头连接在外装罐11与第1电极板5之间，能够流通大电流，能够进行快速充放电。

此外，在本公开的各实施方式中，作为电极接头29的材质，主要使用镍、铜以及铜和镍的包层材料。特别是，在车载用电池中，由于在第1电极接头29a以及第2电极接头29b中流过大电流，因此铜和镍的包层材料被广泛使用。在镍接头中电阻高，若流过大电流则会熔断。此外，在铜接头中，铜的母材自身的强度弱，在施加机械负荷时会被切断。另一方面，在激光焊接中，相对于激光的波长，铜的吸收率低(反射率高)，镍的吸收率高(反射率低)，因此，在金属材料上镍材料容易熔融。

本公开并不局限于上述实施方式，能够如以下那样进行变形实施。

(1)在上述实施方式中，记载了密闭型的电池，但并不局限于此，也可以是开放型的电池。应用本公开的密闭型的电池的种类没有特别限制，也能够应用于锂离子二次电池、镍氢电池或者镍镉电池等。此外，并不局限于二次电池，也可以应用于一次电池。

(2)在上述实施方式中，将第1电极板5作为负极板，将第2电极板3作为正极板，但并不局限于此。也可以将第1电极板5作为正极板，将第2电极板3作为负极板。

(3)在上述实施方式中，接合部13、接合部19、接合部19a、接合部31等的接合除了激光焊接以外还能够使用一般的接合方法。为了防止杂质向电池内部混入，例如优选电阻焊接、超声波焊接等金属性接合方法。

产业上的可利用性

本公开的电池的制造方法以及电池能够应用于二次电池、一次电池。