方形二次电池的制作方法_2

文档序号:8324055阅读:来源:国知局
锂(化学式LiMn2O4UOO重量份,作为导电材料添加10重量份的鳞片状石墨并作为粘接剂添加10重量份的PVDF (PolyVinylidene DiFluoride),在其中作为分散溶剂添加NMP(N-methylpyrrolidone),进行混炼而制作正极混合剂。在厚度20 μπι的销箔(正极电极箔)的两面保留未涂敷(即,空白)的集电部(正极未涂敷部)地涂敷该正极混合剂。之后,进行干燥、冲压、裁断(即,裁切)而得到不含铝箔的正极活性物质涂敷部的厚度为90 μ m的正极电极。
[0046]此外,在本实施方式中,例示了在正极活性物质中使用锰酸锂的情况,但也可以使用例如具有尖晶石晶体结构的其他锰酸锂或将一部分用金属元素置换或掺杂后的锂锰复合氧化物、具有层状晶体结构的钴酸锂或钛酸锂或将它们的一部分用金属元素置换或掺杂的锂-金属复合氧化物
[0047]此外,在本实施方式中,说明了使用PVDF作为正极电极、负极电极中的涂敷部的粘结剂的情况,但也能够使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种乳胶、丙烯腈、氟乙烯、偏二氟乙烯、氟化丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸类树脂等聚合物和它们的混合物等。
[0048]从设置在电池盖3的注液口 12注入非水电解液。非水电解液中能够使用向碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按体积比1:2的比例混合而得到的混合溶液中、以I摩尔/升的浓度溶解六氟磷酸锂(LiPF6)而得到的液体。注液口 12在电解液注入后被嵌合注液栓11而被封闭,通过激光焊接被密封。
[0049]图4表示电流截断机构的截面图,图5表示其部件分解立体图。
[0050]电流截断机构设置在正极侧端子构成部60的从正极端子61至正极基端板21为止的电流路径。
[0051]如图4和图5所示,正极侧端子构成部60包括正极端子61、正极端子螺栓63、第一绝缘体64、第二绝缘体65、垫圈(也称为“垫片”)66、正极连接电极67、由于电池内压的上升而变形的导电板68、和正极集电板21。正极端子61、第一绝缘体64、第二绝缘体65、垫圈66和正极连接电极67在正极端子61的电池内侧端面部一体地被铆接固定,安装在电池盖3。而且,正极集电板21被一体地固定于第二绝缘体65。
[0052]正极端子61具有:沿电池盖3的外侧的上表面配置的板状的主体部61a ;贯通主体部61a、插通支承正极端子螺栓63的螺栓插通孔61b ;和被插通在电池盖3的开口部3a、向电池盖3的内侧突出的轴部61c,在轴部61c设置有沿其中心在轴向贯通的贯通孔61d。
[0053]正极端子螺栓63具有:插通在正极端子61的螺栓插通孔61b的轴部63a ;和设置在主体部61a与第一绝缘体64之间而被支承的头部(底部平坦部)63b。
[0054]第一绝缘体64由设置在正极端子61与电池盖3的上表面之间的绝缘性的板状部件构成,具有开口部64a,该开口部64a与电池盖3的开口部3a连通,用于正极端子61的轴部61a插通(参照图5)。垫圈66被插入在电池盖3的开口部3a,将正极端子61的轴部61c与电池盖3之间绝缘且密封。
[0055]正极连接电极67由在电池盖3的内侧配置的导电性的平板部件构成,在其中心位置设置有开口部67a,该开口部67a与电池盖3的开口部3a连通,用于正极端子61的轴部61c插通。正极连接电极67以在该正极连接电极67与电池盖3之间设置有第二绝缘体65的状态沿电池盖3的下表面配置,开口部67a在平面状的下表面(平面部)67b开口,使从该开口部67a突出的正极端子61的轴部61c的前端向径向外侧扩展而进行铆接,由此,正极连接电极67以与正极端子61电连接且与电池盖3绝缘的状态被一体地固定在电池盖3。在正极连接电极67的下表面67b,正极端子61的轴部61c的铆接部61e突出,与电池外侧连通的贯通孔61d朝向电池内侧开口。
[0056]第二绝缘体65由沿电池盖3的下表面配置的绝缘性的板状部件构成,设置在电池盖3与正极连接电极67之间、以及电池盖3与正极集电板21之间,将它们之间绝缘。第二绝缘体65具有规定的板厚,设置有贯通孔65a,该贯通孔65a与电池盖3的开口部3a连通,被正极端子61的轴部61c插通。第二绝缘体65通过铆接部61e与正极连接电极67 —起被一体地铆接固定在电池盖3。
[0057]而且,在第二绝缘体65设置有与贯通孔65a连通且收纳正极连接电极67和导电板68的凹部65b。凹部65b凹进设置在第二绝缘体65的下表面,与电池内侧的其它空间部分连通。
[0058]导电板68具有膜片部(也称为“隔膜部”)68a和凸缘部68b,该膜片部68a呈随着沿轴向去直径逐渐减小的圆顶(dome)形,该凸缘部68b呈从膜片部68a的外形周围边缘部向径向外侧扩展的环形。而且,膜片部68a与在正极连接电极67的下表面67b开口的贯通孔65a的开口端相对且将该开口端覆盖,凸缘部68b接合于正极连接电极67的下表面68b而进行密封,将通过贯通孔61d连通的电池外侧的空间和电池内侧的空间分开。
[0059]膜片部68a在电池容器2的内压(S卩,内部压力)上升至超过预先设定的上限值的情况下,由于与电池容器2的外部的压力差,向其突出高度变低的方向变形,使正极集电板21的脆弱部25破裂,使与导电板68接合的接合部24从正极集电板21的基部22分离,截断电流路径(例如,参照图7)。
[0060]膜片部68a具有弯曲面部,该弯曲面部为随着沿轴向朝背离正极连接电极67的下表面67b的方向去直径逐渐减小(即,逐渐缩径)、截面在轴向的至少一部分为凸形状的圆弧形,在本实施方式中,具有截面为半椭圆形状的半球面形状。
[0061]在膜片部68a的外形周围边缘部,设置有用于与正极连接电极67的下表面67b接合的凸缘部68b。凸缘部68b为环形状,朝向径向外侧沿一个平面上扩展,在全周(即,整圈)以一定宽度连续,与正极连接电极67的下表面进行面接触,通过激光焊接在全周连续地与正极连接电极67的下表面67b接合而密封。
[0062]设定膜片部68a的材料、板厚和截面形状等,使得在电池容器2的内压上升至超过预先设定的上限值的情况下,由于与电池容器2的外部的压力差,膜片部68a向其高度变低的方向变形,使正极集电板21的脆弱部25破裂,在内压降低后也由于塑性变形而将接合部24保持在从正极集电板21分离的位置。作为膜片部68a的顶部的中央部68c通过激光焊接与正极集电板21的接合部24接合。中央部68c的接合除了激光焊接以外,还可以通过电阻焊接、超声波焊接等进行。
[0063]正极集电板21被安装固定在第二绝缘体65。如图5所示,正极集电板21具有与电池盖3的下表面相对地平行延伸的平板状的基部(上表面平面部)22,多个支承孔22b以彼此隔开规定间隔地配置的方式贯通形成。在基部22设置有沿一对长边向背离电池盖3的方向折弯而形成的一对边缘部22a,以保持平面形状的方式实现刚性的提高。正极集电板21的一对接合片23以与各边缘部件22a连接且突出的方式设置。
[0064]正极集电板21通过将在第二绝缘体65的下表面突出设置的多个凸部65c插入基板22的各支承孔22b,将凸部65c的前端热焊接,从而与第二绝缘体65接合而一体地固定。
[0065]在正极集电板21设置有与导电板68的中央部68c接合的接合部24。接合部24由使基部22的一部分变薄而得到的薄壁部构成。脆弱部25通过以包围接合部24的周围的方式在薄壁部设置槽部而构成,在电池内压上升时,由于向电池外方向变形的导电板68而在槽部断开,能够将接合部24从基部22分离。
[0066]设定脆弱部25的尺寸形状等,使得伴随电池容器2的内压的上升导致的导电板68的变形、向电池盖3 —侧拉拽的方向的力作用时,脆弱部25破裂,并且脆弱部25为在行驶中的振动等通常的使用环境下不破裂的强度。导电板68的中央部68c与正极集电板21的接合部24的接合通过激光焊接进行,但是除此以外还能够进行电阻焊接、超声波焊接粘等。
[0067]具有上述结构的电流截断机构,在电池容器2的内压上升至超过预先设定的上限值的情况下,由于与电池容器2的外部的压力差,导电板68向突出高度变低的方向变形。于是,将正极集电板21的被脆弱部25包围的集合部24向与基部22正交的方向拉拽,使正极集电板21的脆弱部25破裂,将与导电板68接合的接合部24从正极集电板21的基部22分离,将正极端子61与正极集电板21之间的电流路径截断。
[0068]接着,对制作具有上述结构的正极侧端子构成部60的方法进行说明。
[0069]⑴铆接
[0070]首先,在电池盖3的电池外侧,将第一绝缘体64以及垫圈66与电池盖3的开口部3a对位并配置。之后,将正极端子螺栓63的头部63b插入至设置在第一绝缘体64的凹部64b,在第一绝缘体64上将正极端子61的轴部61c插入开口部64a,并且将正极端子螺栓63的轴部63a插入正极端子61的螺栓插通孔61b。
[0071]而且,在电池盖3的电池内侧,将第二绝缘体65和正极连接电极67以第二绝缘体65重叠设置于电池盖3与正极连接电极67之间、且第二绝缘体65的贯通孔65a和正极连接电极67的开口部67a配置在同心圆上的方式配置。
[0072]然后,使正极端子61从电池盖3的电池外侧接近,将正极端子61的主体部61a重叠于第一绝缘体64上,且将正极端子61的轴部61c从电池盖3的外侧依次插通第一绝缘体64的开口部64a、垫圈66、电池盖3的开口部3a、第二绝缘体65的贯通孔65a、正极连接电极67的开口部67a,之后将轴部61c的前端铆接。
[0073]在铆接加工中,铆接用冲头的外径比铆接部61e的外径大一圈。如果在正极连接电极67的下表面67b存在肋或凸部等突起物,则被干扰而不能进行铆接,因此需要使铆接用冲头
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