專利名稱：電池蓋組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封電池容器開口的蓋組件。該蓋組件設(shè)置有例如這樣的蓋件， 至少一對電極端子貫穿該蓋件。
背景技術(shù)：
近年來，由于鋰離子蓄電池(鋰離子二次電池，lithium-ion secondary batteries)不僅具有較大容量或較高輸出功率，還表現(xiàn)出較高的能量密度，由此，鋰離子蓄電池用于向例如便攜式或可移動式電子設(shè)備甚至向電動車提供電力的電源而受到關(guān)注。通常，通過將構(gòu)成發(fā)電部件的纏繞電極組件連同非水性電解質(zhì)溶液放置于電池容器內(nèi)，然后用電池蓋組件密封電池容器的開口，制成鋰離子蓄電池。圖9示出常規(guī)電池蓋組件之一的分解軸測圖。常規(guī)電池蓋組件100包括一對電極端子(140，140)。該對電極端子(140，140)不僅貫穿蓋件130，并固定于蓋件130。該對電極端子(140，140)分別由集電端子142和外端子(有時也稱為Z形端子)144組成。集電端子142與電池容器內(nèi)部的電極組件相連接，而外端子144與電池容器外部的連接部件160 相連接。通過壓接鉚釘143，不僅使集電端子142和外端子144彼此相連結(jié)，而且將集電端子142和外端子144牢固固定于蓋件130。注意，集電端子142設(shè)置有貫穿蓋件130的鉚釘143。另外，密封橡膠件152和樹脂制成的下側(cè)墊片153插入集電端子142與蓋件130之間，以及，樹脂制成的上側(cè)墊片154進一步置于蓋件130與外端子144之間。然而，具有上述構(gòu)造的電池用常規(guī)蓋組件100存在成本高的問題，因為其如上所述包括許多組成部件。此外，因為成對電極端子(140，140)由通過壓接鉚釘143而貼附成一體的集電端子142和外端子144構(gòu)成，還帶來另一問題，S卩，集電端子142與外端子144 之間導(dǎo)電性能的可靠性降低。順便提及，從結(jié)構(gòu)的角度，可以將集電端子142分成鉚釘143和其余部分(或一般部分)141。一般部分141可以由具有薄的壁厚的板狀原料或加工件制成，因為其僅需設(shè)置有最小化的橫截面積以用于導(dǎo)電。然而，鉚釘143需要壁厚比一般部分141厚的原料或加工件，這是因為需要使原料進行很大程度的變形以通過鉚接進行連結(jié)。結(jié)果，這還會引起另一問題，由于未用材料或浪費材料比例高，制造集電端子142時的產(chǎn)量或材料利用率會較差。日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 11-329，380披露了這樣一種技術(shù)，通過使集電端子和Z形端子之間的連接在結(jié)構(gòu)上簡化，減少組成部件的數(shù)量。然而，所披露技術(shù)對改善產(chǎn)量或材料利用率幾乎沒有貢獻，也不能提高集電端子與Z形端子之間導(dǎo)電性能方面的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于解決上述問題。因此，本發(fā)明的目的是提供一種電池蓋組件，該蓋組件包括數(shù)量盡可能少的組成部件，以及，該蓋組件的電極端子不僅提高了導(dǎo)電性能方面的可靠性，而且改善了產(chǎn)量或材料利用率。
根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件包括蓋件和一對電極端子，該一對電極端子不僅貫穿蓋件，并且安裝于蓋件，該一對電極端子之一包括集電端子，其與電極導(dǎo)電；棒狀貫穿部，其貫穿蓋件；凸緣，其圍繞作為假想軸向中心的棒狀貫穿部延伸成盤狀；外端子，其與外部連接部件相連接；集電端子、棒狀貫穿部、凸緣以及外端子通過塑性加工由棒材一體方式形成；以及接合裝置，其與凸緣協(xié)同操作，以將蓋件保持在接合裝置與凸緣之間，從而通過凸緣和接合裝置來固定蓋件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件可進一步包括施加于貫穿部的接合槽，以及，接合裝置可包括用于與接合槽相接合的止動環(huán)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件中，優(yōu)選地棒材可具有給定外徑d ；凸緣可具有另一給定外徑D ;以及后一外徑D與前一外徑d的比值D/d處在I. 5至2. 5的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件可進一步包括密封件，該密封件置于貫穿部與蓋件之間，以對貫穿部與蓋件之間的間隙進行密封。另外，更優(yōu)選的是，密封件包括密封橡膠件，在安裝時，該密封橡膠件以20%至50%范圍內(nèi)的壓縮率進行變形。此處應(yīng)注意的是，在本文中術(shù)語“壓縮率”指，安裝時密封橡膠件可以從其原始形狀變形成已變形形狀的比率。例如壓縮率”可以通過下式確定壓縮率(%) = ((Vt1)A0I XlOO其中，h表示密封橡膠件的原始厚度；以及，表示安裝后密封橡膠件的壓縮厚度。與具有上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)電池蓋組件相比，由于本發(fā)明電池蓋組件包括各自通過塑性加工由單一棒材一體方式制成的一對電極端子，根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件允許制造者明顯減少組成部件的數(shù)量。此外，與通過壓接使兩個組成部件成為一體來制造常規(guī)蓋組件的電極端子相比，由于本發(fā)明電池蓋組件的一對電極端子各自由單個的獨立棒材或工件一體形成，制造者可以以更高的產(chǎn)量或材料利用率來制造根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件。另外，由于本發(fā)明電池蓋組件所包括的一對電極端子不存在電極端子之間導(dǎo)電性能的常見問題，本發(fā)明電池蓋組件使得不再必須進行導(dǎo)電性檢查，甚至可以省去此導(dǎo)電性檢查。此外，根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件可進一步包括止動環(huán)，該止動環(huán)使得接合裝置與施加于一對電極端子之一的貫穿部中的接合槽相接合，從而將一對電極端子之一固定于蓋件。在這種優(yōu)選方式中，止動環(huán)連同凸緣能夠牢固地將蓋本體保持在止動環(huán)與凸緣之間。因而，能夠提供可靠的剛性用于將成對電極端子固定就位于蓋件。另外，由于此優(yōu)選方式使用這樣的簡化結(jié)構(gòu)進行固定，此簡化結(jié)構(gòu)允許各組成部件(例如，接合裝置或止動環(huán)、以及施加有接合槽的貫穿部)的裝配精度波動更小。從而，能夠高度精確地將成對電極端子固定于蓋件。另外，根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件可進一步包括置于凸緣與蓋件之間的密封件。結(jié)果，由于密封件可靠地對成對電極端子的棒狀貫穿部與該貫穿部所穿透的蓋件之間的間隙
4進行密封，本發(fā)明的電池蓋組件具有更高的密封性能。


通過下文結(jié)合附圖和詳細描述進行的具體說明，本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點將更為明了，所有這些內(nèi)容都構(gòu)成本文披露內(nèi)容的一部分。圖I為示出鋰離子蓄電池構(gòu)造的概略圖；圖2為軸測圖，示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電池蓋組件；圖3為沿圖2中假想點劃線3-3所取的剖視圖；圖4為軸測圖，示出引向根據(jù)本實施例電池蓋組件的電極端子；圖5為圖示根據(jù)本實施例電池蓋組件加工步驟的說明圖其中，圖5A示出加工步驟之前的線材坯(rod stock);圖5B示出進行了鍛造步驟的線材坯；以及，圖5C示出進行了彎曲步驟的線材坯；圖6為圖示根據(jù)本實施例電池蓋組件的其它加工步驟的另一說明圖其中，圖6A 示出正在進行安裝步驟的中間步驟的電極端子；以及圖6B示出已進行了安裝步驟的中間步驟的電極端子；圖7為圖示根據(jù)本實施例電池蓋組件的其它加工步驟的又一說明圖其中，圖7A 示出進行了壓制步驟的半成品電極端子；以及圖7B示出進行了彎曲步驟以及沖壓步驟的半成品電極端子；圖8為示出止動部(detent)的軸測圖，該止動部用于防止根據(jù)本實施例電池蓋組件的電極端子發(fā)生旋轉(zhuǎn)或擺動；以及圖9為示出電池用常規(guī)蓋組件的分解軸測圖。
具體實施例方式上文中總體描述了本發(fā)明，參照下面的具體優(yōu)選實施例將獲得對本發(fā)明的進一步理解，本文中，這些優(yōu)選實施例僅為例示說明之用，并不用于限定所附權(quán)利要求的范圍。
實施例下面，參照附圖，詳細描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電池蓋組件。圖I示出鋰離子蓄電池I構(gòu)造的概略圖。圖2示出根據(jù)本實施例的電池蓋組件10的軸測圖。圖3示出沿圖2中假想點劃線3-3所取的蓋組件10的剖視圖。如圖I所示，鋰離子蓄電池I包括容器2、電極組件4、一對電極端子(40，40)、以及一對連接部件出0，60)。容器2大致形成為矩形平行六面體狀。電極組件4纏繞成扁平狀， 并容納在容器2內(nèi)。成對電極端子(40，40)連接于電極組件4的軸向相對端(S卩，圖I中的左、右相對端)。成對連接部件(60，60)在容器2外部與成對電極端子(40，40)電連接。 此外，容器2中保持有未示出的電解質(zhì)溶液。另外，電極組件4浸入電解質(zhì)溶液中。容器2包括箱狀容器本體20和蓋件30。容器本體20在頂部具有開口。蓋件30安裝至容器本體20的開口，從而對容器本體20進行密封。注意，成對電極端子(40，40)不僅分別在相對端貫穿蓋件30，而且固定于蓋件30，從而構(gòu)成根據(jù)本實施例的電池蓋組件10， 如圖2所示。
如圖2所示，相對于假想軸L，在縱向假想將蓋件30分成兩半，根據(jù)本實施例的電池蓋組件10構(gòu)造成為基本對稱。因此，下面主要對圖中的蓋組件10左側(cè)部分進行說明。如圖3所示，密封件50置于電極端子40與蓋件30之間。具體而言，密封件50包括橡膠密封件52和樹脂墊片54。橡膠密封件52從內(nèi)側(cè)與蓋件30相接觸，而樹脂墊片54 從外側(cè)與蓋件30相接觸。經(jīng)由密封件50即橡膠密封件52和樹脂墊片54，接合裝置70 (例如E形止動環(huán))將電極端子40在適當?shù)奈恢霉潭ㄓ谏w件30。下面，對根據(jù)本實施例電池蓋組件10的構(gòu)成部件之一，即，電極端子40進行詳細說明。圖4示出電極端子40的軸測圖。如圖所示，電極端子40包括扁平的集電端子42、外端子44、以及貫穿部43。集電端子42用于與電極組件4的相對端之一相連。外端子44用于與一對連接部件(60，60)之一相連接。貫穿部43不僅使集電端子42與外端子44成為一體，而且貫穿蓋件30。貫穿部43設(shè)置有彎曲部43a和棒狀直立部43b。彎曲部43a從集電端子42的頂端朝蓋件30短邊之一大致水平延伸。直立部43b從彎曲部43a的頂端大致垂直向上延伸。 直立部43b設(shè)置有凸緣43c。凸緣43c圍繞作為假想軸向中心的直立部43b伸展成盤狀。 此外，將接合槽43d施加于直立部43b的位于凸緣43c上方的外周上側(cè)。接合槽43d用于與接合裝置70相接合。另外，將直立部43b制成為與扁平化以水平延伸的扁平外端子44 相連續(xù)。此外，外端子44設(shè)置有插入孔44a，將一對連接部件(60，60)之一插入該插入孔 44a0例如，可以如圖5至圖7所示，使用線材坯(rod stock) 400 (用于形成電極端子40 的材料)和蓋件30 (用于密封容器本體20的部件)，制成根據(jù)本實施例的包括上述電極端子40的電池蓋組件10。首先，準備用于制造電極端子40的材料，柱狀線材坯400，如圖5A所示。然后，對線材坯400進行鍛造，從而使坯料在縱向流態(tài)化，以形成凸緣43c，如圖5B所示。這里應(yīng)注意的是，當線材坯400的外徑為d而凸緣43c的外徑為D時，優(yōu)選的是，后一外徑與前一外徑的比值D/d可處在I. 5至2. 5的范圍內(nèi)。因為凸緣43c作為橡膠密封件52的座件，當比值D/d小于I. 5時，橡膠密封件52可能無法產(chǎn)生足夠的密封性能。此外，凸緣43c幾乎不能表現(xiàn)出充足的剛性以將成品電極端子40在適當?shù)奈恢霉潭ㄓ谏w件30。另外，顯然，凸緣 43c具有的外徑D小于蓋件30短邊的長度。接著，于凸緣43c上方在線材坯400中線材坯上側(cè)部402的外周面中施加接合槽43d。接合槽43d可以通過切削加工形成，也可以通過壓制加工而壓成。之后，于凸緣43c下方在線材坯400下側(cè)部404處，使線材坯400經(jīng)受彎曲，從而使其具有上述彎曲部43a，如圖5C所示。然后，如圖6所示，于彎曲部43a下方，在線材坯下側(cè)部404處對線材坯400進行壓制并使其彎曲。這樣，制成具有前述形成的集電端子42的半成品電極端子410。此外，如圖6A所示，半成品電極端子410的線材坯上側(cè)部402依序插入橡膠密封件52、蓋件30、以及樹脂墊片54，從而使這些部件疊置于凸緣43c上。組裝操作之后，使接合裝置70與半成品電極端子410的接合槽43d相接合，以將半成品電極端子410在合適的位置固定于蓋件 30。應(yīng)注意的是，接合裝置70并不特別局限于本文所給出的，因此，可以使用止動環(huán)，例如 E形止動環(huán)或者卡子狀止動環(huán)，作為接合裝置70。另外，橡膠密封件52可優(yōu)選表現(xiàn)出具有 20%至50%的壓縮率。當橡膠密封件52表現(xiàn)出低于20%的壓縮率時，橡膠密封件52可能無法在凸緣43c與蓋件30之間產(chǎn)生足夠的密封性能。另一方面，當橡膠密封件52表現(xiàn)出高于50%的壓縮率時，在異常壓縮負荷下，橡膠密封件52可能斷裂或斷開。壓縮率可優(yōu)選處于30%至40%范圍內(nèi)。接著，對從蓋件30伸出的線材坯上側(cè)部402進行壓制，以使其成為扁平板狀，如圖 7A所示。然后，使所得到的扁平線材坯上側(cè)部402水平彎折，之后在前端附近進行沖壓穿孔，以形成插入孔44a，如圖7B所示。這樣，完成外端子44。此外，如圖2所示，將用于固定一對連接部件(60，60)之一的固定部件62，放置于蓋件30中朝向外端子44插入孔44a的頂面上。例如，固定部件62可以為樹脂部件，將螺帽插入其中，以通過螺旋連接將連接部件 60固定就位。除了由線材坯400 —體方式形成電極端子40之外，可以用與常規(guī)作法相同的方式制造根據(jù)本實施例的電池蓋組件10。例如，可以適當?shù)夭捎媒饘賮碇圃炀€材坯400，所述金屬選自由鋁、鋁合金、銅和銅合金組成的組。此外，可以與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造電池用常規(guī)蓋組件100的橡膠密封件152常規(guī)使用的方式相同，適當?shù)厥褂枚冶鹉z(或三元乙丙橡膠(EPDM))、或丁臆橡膠(nitrile rubber 或 acrylonitrile-butadiene rubber (或 NBR))，制造插入凸緣43c與蓋件30之間的橡膠密封件52。此外，可以使用由樹脂諸如四氟乙烯-全氟燒基乙烯基醚共聚物(tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer或PFA)制成的樹脂密封件，來替代橡膠密封件52。根據(jù)本實施例，以上述方式組裝的電池蓋組件10包括由單一線材坯400制成的一對電極端子(40，40)。即，可以通過塑性加工，分別將單個的獨立線材坯400彎折成預(yù)定構(gòu)造，制成該對電極端子(40，40)。從而，與常規(guī)蓋組件100中成對電極端子(140，140)的制造不同，不需要準備額外的材料用于形成某些部件，例如鉚釘143。由于現(xiàn)有技術(shù)的成對電極端子(140，140)常規(guī)通過使多個組成部件一體化而形成，諸如待鉚接到一起的集電端子 142和Z形外端子144，與制造包括這種成對電極端子(140，140)的現(xiàn)有技術(shù)蓋組件100相比，本發(fā)明允許制造者以更佳的產(chǎn)量或材料利用率來形成包括成對電極端子(40，40)的蓋組件10。此外，本發(fā)明蓋組件10允許制造者省去了常規(guī)生產(chǎn)需要進行的電流連續(xù)性(導(dǎo)通)測試，這是因為本發(fā)明解決了常規(guī)蓋組件100中從成對集電端子(143，143)到成對外端子(144，144)或相反流向的電流連續(xù)性(導(dǎo)通)的問題。即，成對電極端子(40，40)不存在集電端子42與外端子44之間導(dǎo)電性能的問題。根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件并不局限于上述實施例。在不偏離或脫離本發(fā)明精神或范圍的情況下，可以對根據(jù)本實施例的電池蓋組件進行變化或修改。例如，樹脂墊片54可以設(shè)置有階部或肩部54a，如圖8所示。由于如此形成的階部或肩部54a置于接合裝置70的相對端之間，階部或肩部54a可以避免成對電極端子(40， 40)之一圍繞棒狀貫穿部43b (其作為假想軸向中心)相對于樹脂墊片54發(fā)生旋轉(zhuǎn)或擺動。此外，根據(jù)本實施例的電池蓋組件10包括彼此獨立制成的樹脂墊片54和固定部件62。然而，本發(fā)明的蓋組件10也可以包括單一組成部件，其設(shè)置有一體化的樹脂墊片54 和固定部件62。這種一體化允許制造者進一步減少用于形成本發(fā)明蓋組件10的組成部件數(shù)量。工業(yè)應(yīng)用可以采用根據(jù)本發(fā)明的電池蓋組件合適地作為用于方形待密封電池蓋組件，以制成用于電動車或便攜式電子設(shè)備的動力源或電源。雖然結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解， 可以在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神及范圍內(nèi)對其進行多種改進及變化。相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明基于2011年I月19日提交的日本專利申請No. 2011-8，804，該申請的全部內(nèi)容在此以引用的方式并入本文。
權(quán)利要求
1.一種電池蓋組件，所述蓋組件包括蓋件以及一對電極端子，所述一對電極端子不僅貫穿所述蓋件，并且安裝于所述蓋件，所述一對電極端子之一包括集電端子，其與電極導(dǎo)電；棒狀貫穿部，其貫穿所述蓋件；凸緣，其圍繞作為假想軸向中心的所述棒狀貫穿部延伸成盤狀；外端子，其與外部的連接部件相連接；所述集電端子、所述棒狀貫穿部、所述凸緣以及所述外端子通過塑性加工由棒材一體方式形成；以及接合裝置，其與所述凸緣協(xié)同作用，以將所述蓋件保持在所述接合裝置與所述凸緣之間，從而通過所述凸緣和所述接合裝置固定所述蓋件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋組件，進一步包括施加于所述貫穿部的接合槽，其中，所述接合裝置包括用于與所述接合槽接合的止動環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋組件，其中所述棒材具有給定外徑d ；所述凸緣具有另一給定外徑D ;以及后一外徑D與前一外徑d的比值D/d處于I. 5至2. 5范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋組件，進一步包括密封件，所述密封件置于所述貫穿部與所述蓋件之間，以對所述貫穿部與所述蓋件之間的間隙進行密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓋組件，其中，所述密封件包括密封橡膠件，在安裝時，所述密封橡膠件以20%至50%范圍的壓縮率進行變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋組件，進一步包括止動部，用于防止所述一對電極端子之一旋轉(zhuǎn)或擺動。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋組件，其中，分別地，所述一對電極端子包括通過塑性加工由棒材一體方式形成的所述集電端子、所述棒狀貫穿部、所述凸緣以及所述外端子，以及， 包括所述接合裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池蓋組件，包括蓋件和一對電極端子。該對電極端子之一設(shè)置有通過塑性加工由棒材一體方式形成的集電端子、棒狀貫穿部、凸緣以及外端子。
文檔編號H01M2/04GK102610782SQ20111045618
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者內(nèi)田安則, 太田忠伸 申請人:豐田合成株式會社