專利名稱：密閉型電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密閉型電池，詳細(xì)地說(shuō)涉及具備在電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)預(yù)定壓力而上升了時(shí)將電流切斷的機(jī)構(gòu)的密閉型電池。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，鋰離子二次電池、鎳氫電池以及其他的二次電池，作為將電設(shè)為驅(qū)動(dòng)源的車輛搭載用電源、或者搭載于個(gè)人計(jì)算機(jī)以及便攜終端等其他電子產(chǎn)品等的電源，其重要性正在升高。作為這樣的二次電池的典型結(jié)構(gòu)之一，具有將正極以及負(fù)極密閉于電池殼體內(nèi)而成的密閉結(jié)構(gòu)的電池(密閉型電池)。該密閉型電池一般在被控制為收斂于預(yù)定的電壓區(qū)域(例如3.0V以上4.2V以下)的狀態(tài)下使用，但也可設(shè)想如果由于誤操作等向電池供給通常以上的電流、則超過(guò)預(yù)定的電壓而陷入過(guò)充電狀態(tài)。在該過(guò)充電時(shí)，可能會(huì)發(fā)生電解液分解而在電池殼體內(nèi)產(chǎn)生氣體、并且/或者電池內(nèi)部的溫度由于活性物質(zhì)的發(fā)熱而上升之類的問題。因此，出于防止這樣的問題于未然的目的，提出了設(shè)置有在通過(guò)電池溫度和/或電池內(nèi)壓等檢測(cè)到過(guò)充電狀態(tài)的情況下將電流切斷的機(jī)構(gòu)(電流切斷機(jī)構(gòu):CID)的電池(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。該電流切斷機(jī)構(gòu)配設(shè)于例如圖1所示的密閉型電池10上的外部連接端子(典型地為正極外部連接端子13)與收置于該密閉型電池10的電極體(未圖示)之間的導(dǎo)電路徑。電流切斷機(jī)構(gòu)40如圖2所示，考慮到電池結(jié)構(gòu)以及組裝作業(yè)性等，一般能夠與成為該密閉型電池10的電池殼體11的蓋的封口板25 —體化地配設(shè)。例如，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，在比封口板25靠電池10內(nèi)側(cè)的部位，在與未圖示的電極體之間設(shè)有電流切斷機(jī)構(gòu)40。而且，該電流切斷機(jī)構(gòu)40本質(zhì)上包含翻轉(zhuǎn)板50與集電體60。翻轉(zhuǎn)板50與連接端子20電連接，是在電池10內(nèi)的壓力上升了時(shí)翻轉(zhuǎn)板50的翻轉(zhuǎn)部51向電池10外側(cè)移位而變形的 部件。另外,集電體60與收置于電池殼體11的未圖不的電極體(在圖2中配置得比集電體60靠下方)電連接，具備若作用一定的應(yīng)力則容易斷裂的易斷裂部61。該翻轉(zhuǎn)板50與集電體60中，通常是翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61互相接合。但是，在過(guò)電流狀態(tài)下電池內(nèi)壓上升、翻轉(zhuǎn)板50變形了時(shí)，集電體60的易斷裂部61斷裂而從集電體60分離，成為翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的導(dǎo)電路徑被切斷的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-212034號(hào)公報(bào)但是，在具備這種電流切斷機(jī)構(gòu)40的密閉型電池10中，在過(guò)電流時(shí)電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，有時(shí)會(huì)在翻轉(zhuǎn)板50與集電體60之間產(chǎn)生火花、產(chǎn)生脈沖狀的通電。另一方面，在過(guò)電流時(shí)電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，很少也會(huì)確認(rèn)到電壓殘存的電壓恢復(fù)現(xiàn)象。例如在通過(guò)控制系統(tǒng)管理電池10的工作的情況下，能夠通過(guò)電壓由于電流切斷而變?yōu)榱愕那闆r感知到電池10的異常。因此,如果產(chǎn)生這樣的由火花放電引起的通電和/或在電流切斷后電壓殘存的現(xiàn)象，則控制系統(tǒng)有可能不能感知電池的異常、不能迅速地將系統(tǒng)停止。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于該現(xiàn)有狀況而創(chuàng)造出來(lái)的，其目的在于提供在電流切斷機(jī)構(gòu)工作后不會(huì)產(chǎn)生火花放電和/或電壓恢復(fù)的、安全性以及可信性高的密閉型電池。對(duì)于上述的電流切斷機(jī)構(gòu)40的工作后的火花放電的原因，本發(fā)明者們進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):和翻轉(zhuǎn)板50 —起移位了的易斷裂部61與集電體60的主體之間的距離、即外部連接端子側(cè)導(dǎo)通部與電極體側(cè)導(dǎo)通部的最接近距離近，所以才會(huì)產(chǎn)生放電。另外，對(duì)于電流切斷機(jī)構(gòu)40的工作后的電壓恢復(fù)的原因，可以推斷如下所述。即，如果密閉型電池10陷入過(guò)充電狀態(tài)，則除了電解液的分解外，由于電池的發(fā)熱以及殼體內(nèi)壓的上升等現(xiàn)象，在電池殼體11內(nèi)引起較多電解液蒸發(fā)。該電解液的蒸氣在電流切斷機(jī)構(gòu)40工作前在比翻轉(zhuǎn)板50以及集電體60靠殼內(nèi)側(cè)部位擴(kuò)散。但是，在電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，例如如圖3所示，該蒸氣也能夠流入在配設(shè)于翻轉(zhuǎn)板50與集電體60之間的絕緣性的集電體支架65與移位而上浮了的翻轉(zhuǎn)板50之間形成的空間。該電解液蒸氣，在電流切斷后若電池溫度下降則液化，所以流入到該空間的電解液蒸氣為少量期間沒有問題，但在大量的電解液蒸氣流入的情況下，液化了的蒸氣能夠在翻轉(zhuǎn)板50和/或集電體支架65上形成液滴?？梢哉J(rèn)為，該電壓恢復(fù)的現(xiàn)象是由于翻轉(zhuǎn)板50與集電體60通過(guò)該液滴而再次導(dǎo)通(液接)而產(chǎn)生的。而且根據(jù)發(fā)明者們的進(jìn)一步的驗(yàn)證，可知，該液接現(xiàn)象，在翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的電觸點(diǎn)物理性斷裂的情況下，翻轉(zhuǎn)板50側(cè)與集電體60側(cè)的導(dǎo)通部的最接近距離變?yōu)槟?br> 定以上的間隔，在電解液蒸氣容易從翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的間隙進(jìn)入上述空間的情況下，容易產(chǎn)生。因此為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種密閉型電池，該密閉型電池具備:正極以及負(fù)極；電池殼體，其收置所 述正極以及負(fù)極；外部連接端子，其在所述電池殼體的外側(cè)突出地形成，與所述正極和負(fù)極中任一電極電連接；和電流切斷機(jī)構(gòu)，其配設(shè)于將所述電極與所述外部連接端子電連接的導(dǎo)電路徑，能夠切斷所述導(dǎo)電路徑。該電流切斷機(jī)構(gòu)具備:翻轉(zhuǎn)板，其電連接于所述外部連接端子，具備在所述電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)能夠向電池殼體外側(cè)移位的翻轉(zhuǎn)部；和集電體，其配設(shè)于比所述翻轉(zhuǎn)板靠殼內(nèi)側(cè)的部位并且電連接于所述電極，在其一部分具有能夠斷裂的易斷裂部。在此，所述集電體與所述翻轉(zhuǎn)板，在所述易斷裂部和所述翻轉(zhuǎn)部電接合且機(jī)械接合，并且由于所述翻轉(zhuǎn)部的移位所述易斷裂部斷裂而與所述翻轉(zhuǎn)部一起移位，能夠?qū)⑺黾婓w與所述翻轉(zhuǎn)板的電連接切斷。而且，所述集電體與所述移位后的所述易斷裂部的距離在0.3mm以上且1.5mm以下的范圍內(nèi)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，確保了電流切斷機(jī)構(gòu)工作后的集電體(電極體側(cè)導(dǎo)通部)與移位后的易斷裂部(連接端子側(cè)導(dǎo)通部)的不隔著絕緣部的最接近的距離(下面，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為最接近距離)。即，通過(guò)將最接近距離設(shè)為0.3mm以上，能夠防止在集電體與易斷裂部之間產(chǎn)生火花以及發(fā)生火花放電，能夠防止電流泄漏。另外，通過(guò)將最接近距離設(shè)為1.5_以下，能夠抑制電解液蒸氣大量流入由于翻轉(zhuǎn)板50移位而形成的空間而形成液滴的情況，能夠防止由液接引起的電壓復(fù)位。該0.3mm以上且1.5mm以下的最接近距離能夠不依存于例如電池的尺寸和/或、翻轉(zhuǎn)板的尺寸等而為一定的值。因此，該值在各種用途的電流切斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，能夠作為用于得到安全性以及可信性的更明確的指標(biāo)而使用。
另外，一直以來(lái)，伴隨著電流切斷使用固定銷以防止再導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)眾所周知(日本特開平10-294097號(hào)公報(bào))。然而，該結(jié)構(gòu)，經(jīng)由其他部件物理性地妨礙電流切斷后的電觸點(diǎn)由于壓力和/或振動(dòng)等而再接觸，而且不能消除伴隨著電流切斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)而生的液接這樣的、這里所公開的發(fā)明中特有的問題。在此公開的密閉型電池的優(yōu)選的一個(gè)技術(shù)方案中，其特征在于:所述翻轉(zhuǎn)板具有:在中心部分由平面構(gòu)成的大致圓形的所述翻轉(zhuǎn)部；和隨著從所述翻轉(zhuǎn)部朝向周緣部而傾斜的俯視大致圓形的傾斜部，所述翻轉(zhuǎn)部，在從所述電池殼體的外側(cè)被施加應(yīng)力而變形為大致平面狀的狀態(tài)下，與所述易斷裂部接合。通過(guò)將翻轉(zhuǎn)板的形態(tài)設(shè)為該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)㈦姵氐膬?nèi)壓更高效地利用于翻轉(zhuǎn)板的移位的力。另外，通過(guò)將翻轉(zhuǎn)板設(shè)為該大致圓臺(tái)狀(將圓錐的頂部去除后的、截面形狀大致呈梯形的形狀)的形態(tài)，即使在組裝時(shí)變形為大致平面狀由變形產(chǎn)生的變形應(yīng)力也不會(huì)集中于特定的部位，能夠確保更穩(wěn)定的形狀。進(jìn)而，考慮到電池和/或集電體等的其他部件的形狀、尺寸等的形態(tài)，能夠更簡(jiǎn)便地進(jìn)行滿足上述的最接近距離的翻轉(zhuǎn)板的形狀設(shè)計(jì)。在此公開的密閉型電池的優(yōu)選的一個(gè)技術(shù)方案中，其特征在于:所述傾斜部的底部的直徑為8mm以上且22mm以下。具備在上述的電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)向電池殼體外側(cè)翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)板的電流切斷機(jī)構(gòu)，此前在比較小型的密閉型電池中采用，關(guān)于大型電池中的工作沒有進(jìn)行詳細(xì)的研究。特別是在大容量且要求高能量密度特性的電池中，關(guān)于表示什么樣的工作完全不知。另一方面，本發(fā)明與電池和/或集電體等其他部件的形狀、尺寸等無(wú)關(guān)地，能夠提供上述那樣的具備安全性與可信性的密閉型電池。因此，能夠合適地適用于例如翻轉(zhuǎn)板的傾斜部的底部的直徑為8mm以上且22mm以下的比較大型的電池。在此公開的密閉型電池的優(yōu)選的一個(gè)技術(shù)方案中，其特征在于:所述連接端子在其內(nèi)部具有從電池外側(cè)向所述電流切斷機(jī)構(gòu)的外側(cè)的空間連通的貫通孔；所述貫通孔由端子塞封閉以使所述電流切斷機(jī)構(gòu)的外側(cè)的空間密閉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)例如在組裝時(shí)電解液和/或清洗液難以進(jìn)入電流切斷機(jī)構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。另外，安裝端子塞前該空間與外部連通，所以在例如翻轉(zhuǎn)板的翻轉(zhuǎn)部與集電體的易斷裂部接合時(shí)，能夠通過(guò)從該貫通孔向該空間插入氣體而簡(jiǎn)便地將 翻轉(zhuǎn)板變形為大致平面狀，能夠簡(jiǎn)便地進(jìn)行與易斷裂部的接合。在此公開的密閉型電池的優(yōu)選的一個(gè)技術(shù)方案中，其特征在于:所述正極以及所述負(fù)極夾著隔片層疊、卷繞而構(gòu)成卷繞電極體。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)一定的體積簡(jiǎn)便且高效地構(gòu)筑更大容量的電池。因此，通過(guò)將上述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)適用于該結(jié)構(gòu)，能夠更高效地發(fā)揮該優(yōu)點(diǎn)。在此公開的密閉型電池的優(yōu)選的一個(gè)技術(shù)方案中，其特征在于:所述電極為正極，所述電極體由鋁或者鋁合金形成；所述易斷裂部比所述集電體的其他部位薄，并且沿著該易斷裂部的周緣部設(shè)有切槽。為了在電池的內(nèi)壓伴隨著過(guò)電流而上升了時(shí)，迅速地進(jìn)行電流切斷機(jī)構(gòu)的工作，易斷裂部?jī)?yōu)選為容易斷裂的結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)設(shè)為該結(jié)構(gòu)，能夠構(gòu)成為一邊確保導(dǎo)電性一邊斷裂更容易的易斷裂部。在此公開的密閉型電池能夠作為具備如下所述的電流切斷機(jī)構(gòu)的電池而被提供，所述電流切斷機(jī)構(gòu)在陷入了過(guò)電流狀態(tài)的情況下、也不會(huì)產(chǎn)生火花放電和/或液接等問題，安全性以及可信性高。因此，在此公開的密閉型電池能夠優(yōu)選作為車輛驅(qū)動(dòng)用電源用途的電池而使用，所述電池搭載于特別對(duì)高率下的輸出特性或者循環(huán)特性有要求的級(jí)別較高的混合動(dòng)力車、或者特別對(duì)容量有要求的級(jí)別較高的(例如，3 30Ah，更限定為10 30Ah)插電式混合動(dòng)力車或者電動(dòng)汽車等車輛。由此，本發(fā)明也能夠合適地提供具備上述的密閉型電池作為驅(qū)動(dòng)用電源的車輛。


圖1是一個(gè)實(shí)施方式中的密閉型電池的概略立體圖。圖2是沿著圖1的I1-1I截面將電流切斷機(jī)構(gòu)的要部放大而表示的模式剖視圖，是表示密閉型電池的電流切斷機(jī)構(gòu)工作前的狀態(tài)的圖。圖3是表示圖2的電流切斷機(jī)構(gòu)工作后的狀態(tài)的圖。圖4是圖3的局部放大圖，是表示電流切斷機(jī)構(gòu)工作后的集電體與移位后的易斷裂部的最接近距離的圖。圖5是一個(gè)實(shí)施方式中的車輛的側(cè)視圖。符號(hào)說(shuō)明1:車輛；10:密閉型電池；11:電池殼體；13:正極外部連接端子；15:安全閥；17:電解液注入部；19:負(fù)極外部連接端子；20:連接纟而子;20a:貫通孑L ；21: 子塞；23 封塾;25:封口板；27:絕緣板；30:封口體片;40:電流切斷機(jī)構(gòu)；

50:翻轉(zhuǎn)板；51:翻轉(zhuǎn)部；53:傾斜部；60:集電體；61:易斷裂部；63:缺口 ；65:集電體支架
具體實(shí)施例方式下面，一邊參照附圖一邊表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)在此公開的發(fā)明更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。另外，在下面的附圖中，對(duì)于起到相同作用的部件、部位標(biāo)注相同符號(hào)，重復(fù)的說(shuō)明有時(shí)省略或者簡(jiǎn)略化。另外，各圖中的尺寸關(guān)系(長(zhǎng)度、寬度、厚度等)并不是一定反映實(shí)際的尺寸關(guān)系。特別，對(duì)于翻轉(zhuǎn)板的形狀和/或翻轉(zhuǎn)板與其他部件的尺寸關(guān)系，并不限定于該附圖所示的例子，能夠考慮各種形態(tài)。另外，能夠作為基于本領(lǐng)域中的以往技術(shù)的、本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的設(shè)計(jì)事項(xiàng)，把握在本說(shuō)明書中特別言及的事項(xiàng)以外的、本發(fā)明的實(shí)施所必須的事項(xiàng)。作為在此公開的密閉型電池中的優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施方式，將鋰離子二次電池設(shè)為例子進(jìn)行說(shuō)明，但無(wú)意于將本發(fā)明的適用對(duì)象限定于該電池。在本說(shuō)明書中所謂“電池”，一般是指能夠取出電能的蓄電設(shè)備的術(shù)語(yǔ)，是包含一次電池以及二次電池的概念。另外，所謂“二次電池”，除了鋰離子二次電池、金屬鋰二次電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等所謂的蓄電池(即化學(xué)電池)外，還包含雙電層電容器等電容器(即物理電池)。在此公開的技術(shù)典型優(yōu)選適用于密閉型的二次電池。圖1是第I實(shí)施方式涉及的鋰離子二次電池的概略立體圖，圖2是將圖1的I1-1I截面上的電流切斷機(jī)構(gòu)的要部放大而表示的示意剖視圖，是表示電流切斷機(jī)構(gòu)工作前的狀態(tài)的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式涉及的鋰離子二次電池10與以往的一般的鋰離子二次電池同樣地，典型具有具備預(yù)定的電池構(gòu)成材料(在正負(fù)各集電體保持有活性物質(zhì)的正極以及負(fù)極、隔片等)的卷繞電極體(未圖示)與適當(dāng)?shù)碾娊庖?未圖示)一起被收置于電池殼體11的結(jié)構(gòu)。另外，在本實(shí)施方式中，鋰離子二次電池10為方型電池，但電池的形狀并不限定于方型，也可以是圓柱形狀等任意的形狀。另外，電極體并不限定于卷繞電極體，例如也能夠設(shè)為層疊型的電極體等。進(jìn)而，該電池的構(gòu)成材料以及電解液等的構(gòu)成不是本發(fā)明的特征，所以在此沒有特別說(shuō)明，基于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的技術(shù)常識(shí)，能夠根據(jù)目的和/或用途而選擇采用適當(dāng)?shù)?。電池殼體11具備:長(zhǎng)方體箱形狀的一個(gè)面(在圖1中為上表面)開口的形態(tài)的殼體本體；和蓋住該開口部的長(zhǎng)方形板狀的封口體25。另外，作為構(gòu)成電池殼體11的材質(zhì)，在該實(shí)施方式中使用比較輕的鋁，但并不限定于此，例如，能夠使用與在以往的鋰離子二次電池中使用的同樣的材質(zhì)。具體地說(shuō)，例如，能夠使用不銹鋼等金屬材料或者聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺樹脂等樹脂材料。封口體25設(shè)置成，與未圖示的電極體的正極電連接的正極外部連接端子13和與未圖示的電極體的負(fù)極電連接的負(fù)極外部連接端子19在其上表面(電池殼體11的外側(cè))突出。在封口體25上還設(shè)有安全閥15和注入電解液的電解液注入部17
坐寸ο在電池殼體11的內(nèi)部，設(shè)有由于殼內(nèi)壓的上升而工作的電流切斷機(jī)構(gòu)40。電流切斷機(jī)構(gòu)40在此配設(shè)于將正極和正極外部連接端子13電連接的導(dǎo)電路徑。更詳細(xì)地說(shuō)，如圖2所示，電流切斷機(jī)構(gòu)40作為構(gòu)成部件至少具備翻轉(zhuǎn)板50和集電體60。在此，翻轉(zhuǎn)板50電連接于正極外部連接端子13，在其中心部分具有在電池殼體11的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)能夠向電池殼體11外側(cè)移位的翻轉(zhuǎn)部51。翻轉(zhuǎn)板50自身為能夠?qū)㈦姵貧んw11內(nèi)與外的氣體流通切斷的結(jié)構(gòu),所以能夠可靠地承受電池殼體11內(nèi)的上升壓力，在殼體內(nèi)壓超過(guò)了一定壓力的情況下能夠容易地反轉(zhuǎn)。另外，在翻轉(zhuǎn)板50與正極外部連接端子13之間配設(shè)有導(dǎo)電性的封口體片30，封口體片30確保兩者的導(dǎo)通，并且與翻轉(zhuǎn)板50的周緣部接合而固定 翻轉(zhuǎn)板50。集電體60配設(shè)得比該翻轉(zhuǎn)板50靠殼體11內(nèi)側(cè)并且電連接于正極，在其一部分具有容易斷裂的易斷裂部61。另外，翻轉(zhuǎn)板50與集電體60分別在翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61電接合且機(jī)械接合。在此，正極外部連接端子13、封口體片30、翻轉(zhuǎn)板50以及集電體60之間的接合能夠通過(guò)焊接(例如，激光焊接、點(diǎn)焊接等)合適地實(shí)施，互相堅(jiān)固地接合。而且，在圖2的例子中，正極外部連接端子13包含導(dǎo)電性的連接端子20以及封口體片30和絕緣性的密封墊23以及絕緣板27。在將連接端子20安裝于封口體片30時(shí)，由密封墊23以及絕緣板27夾著封口體25，在絕緣的狀態(tài)下夾持，由此使封口體25與正極外部連接端子13 —體化。另外，連接端子20在其內(nèi)部具有從電池10外部向電池10內(nèi)的形成于比電流切斷機(jī)構(gòu)40靠外側(cè)處的空間連通的貫通孔20a。該貫通孔20a能夠由端子塞21封閉以密閉電池10內(nèi)。S卩，在圖2所示的例子中，將連接端子20、封口體片30、翻轉(zhuǎn)板50以及集電體60作為導(dǎo)電路徑，正極外部連接端子13與正極電連接。經(jīng)由該導(dǎo)電路徑進(jìn)行鋰離子二次電池10的充放電。在上面的電流切斷機(jī)構(gòu)40中，由于殼體內(nèi)壓上升、導(dǎo)電路徑被切斷。即，如果例如由于鋰離子二次電池10的過(guò)充電在電池殼體11的內(nèi)部產(chǎn)生氣體、殼體內(nèi)壓上升，則翻轉(zhuǎn)板50的與電池殼體11內(nèi)側(cè)接觸的面承受內(nèi)壓。而且隨著內(nèi)壓進(jìn)一步升高，翻轉(zhuǎn)板50的翻轉(zhuǎn)部51將開始向電池殼體11的外側(cè)移位。伴隨于此，在與翻轉(zhuǎn)部51接合了的易斷裂部61也作用與翻轉(zhuǎn)部51 —起移位的力。然后，在電池殼體11的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)，易斷裂部61從集電體60斷裂開，如圖3所示，翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61移位而是翻轉(zhuǎn)板50翻轉(zhuǎn)。由此，翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的電連接斷開，從正極外部連接端子13到正極(未圖示)的導(dǎo)電路徑斷開、過(guò)充電電流被切斷。另外，電流切斷機(jī)構(gòu)40的具體的結(jié)構(gòu)以及配設(shè)位置等詳情并不限定于該例子，例如，也能夠改變電流切斷機(jī)構(gòu)40的構(gòu)成要素的一部分，或者將其配設(shè)于從封口板13離開的位置。另外，電流切斷機(jī)構(gòu)可以設(shè)置于正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中的任意一極側(cè)，也可以設(shè)置于兩個(gè)電極側(cè)。集電體60 —般正極集電體由鋁或者鋁合金形成，負(fù)極集電體由銅或者銅合金形成。在對(duì)它們進(jìn)行比較的情況下，鋁或者鋁合金在后述的集電體60的加工方面有利，所以作為優(yōu)選的例子示出了電流切斷機(jī)構(gòu)設(shè)置于正極側(cè)。另外，將電流切斷機(jī)構(gòu)40適用于負(fù)極的導(dǎo)電路徑的情況下的結(jié)構(gòu)以及方法，與正極的情況基本同樣，所以在此省略說(shuō)明。集電體60的易斷裂部61構(gòu)成為，比集電體60的其他部分更容易斷裂。例如，如圖2所示，易斷裂部61可以形成得比集電體60的其他部位薄。另外，也可以沿著易斷裂部61的周緣部設(shè)置切槽63，通過(guò)該切槽63構(gòu)成為比其他部分更容易斷裂。另外，并不限定于此，例如也可以在集電體60的板狀部形成孔，通過(guò)配設(shè)金屬片等以覆蓋該孔，設(shè)置易斷裂部61。另外，集電體60的材質(zhì)只要是具有導(dǎo)電性，就沒有特別限定，作為電極集電體優(yōu)選為合適的良導(dǎo)電性的材料。另外，也可以在集電體60上形成有未圖示的流通口，電池殼體11的內(nèi)壓直接向翻轉(zhuǎn)板50傳遞。如從上述的說(shuō)明可知，翻轉(zhuǎn)板50本質(zhì)上能夠優(yōu)選使用被加工為電流切斷機(jī)構(gòu)40工作、翻轉(zhuǎn)部51移位了的狀態(tài)的形狀的板。能夠通過(guò)對(duì)具備該移位后的形狀的翻轉(zhuǎn)板50從電池殼體11的外側(cè)施加應(yīng)力而使其變形為大致平面狀，將翻轉(zhuǎn)部51和易斷裂部61接合。

作為該翻轉(zhuǎn)部51的移位后的形狀，只要電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后的集電體(電極體側(cè)導(dǎo)通部)與移位后的易斷裂部(連接端子側(cè)導(dǎo)通部)的最接近距離(最接近距離)在下面詳細(xì)說(shuō)明的預(yù)定的范圍內(nèi)即可，其他方面沒有特別限制。例如，俯視翻轉(zhuǎn)板50的整體時(shí)，該翻轉(zhuǎn)部51的移位后的形狀可以為大致圓形，也可以為大致方形。另外，翻轉(zhuǎn)部51的形狀也沒有特別限定，例如與翻轉(zhuǎn)板50的形狀同樣地，在俯視時(shí)可以為大致圓形，也可以為大致方形。另外，在翻轉(zhuǎn)板50整體俯視為大致圓形的情況下，例如，通過(guò)由封口體片30等固定其周緣部，能夠成為組裝性以及密封性更優(yōu)異的電流切斷機(jī)構(gòu)40。更優(yōu)選的是，翻轉(zhuǎn)板50，在其中心部分具有由平面構(gòu)成的大致圓形的翻轉(zhuǎn)部51，并且具有隨著從該翻轉(zhuǎn)部51朝向周緣部而傾斜的俯視大致圓形的傾斜部53。更限定地說(shuō)，優(yōu)選如圖3所例示，傾斜部53由傾斜情況一定的平曲面構(gòu)成，翻轉(zhuǎn)板50整體的形狀為大致圓臺(tái)形狀(截面形狀為大致梯形)。由于翻轉(zhuǎn)板50包含這樣的形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了能夠更迅速地進(jìn)行反轉(zhuǎn)工作(即電流的切斷)的電流切斷機(jī)構(gòu)40。另外，除如圖3所例示之外，例如也可以為具有由傾斜情況不一定的彎曲面構(gòu)成的傾斜部53的翻轉(zhuǎn)板50。 進(jìn)而，翻轉(zhuǎn)板50也可以如圖2 4所示，為翻轉(zhuǎn)部51向電池殼體內(nèi)側(cè)突出的形態(tài)，換而言之，為翻轉(zhuǎn)部51相對(duì)于翻轉(zhuǎn)板50的大致圓臺(tái)形狀形成凹部的形態(tài)。該凹部的深度能夠設(shè)為例如與將翻轉(zhuǎn)板50與集電體60在翻轉(zhuǎn)部51以及易斷裂部61以外絕緣的集電體支架65的厚度相等。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠在電流切斷機(jī)構(gòu)40的構(gòu)筑中將翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61簡(jiǎn)便且可靠地接合。另外，翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61的接合良好，所以能夠在電流切斷時(shí)伴隨著翻轉(zhuǎn)部51的移位迅速且可靠地使易斷裂部61斷裂。而且，在此公開的發(fā)明中作為特征性的結(jié)構(gòu)，重要的是:電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后的易斷裂部61與集電體60的最接近距離在0.3mm以上且1.5mm以下的范圍內(nèi)。圖4是圖3的要部放大圖，通過(guò)由箭頭夾著而表示“最接近距離”。即，所謂“最接近距離”表示電流切斷機(jī)構(gòu)40工作了的狀態(tài)下的、集電體60與移位后的翻轉(zhuǎn)部51的最接近距離，換而言之，可以說(shuō)是電極體側(cè)的導(dǎo)通部與外部連接端子20側(cè)的導(dǎo)通部的距離。另外，該“距離”意義是不隔著例如集電體支架65等絕緣部的最接近的距離。在此所公開的發(fā)明中，通過(guò)將該最接近距離設(shè)為0.3mm以上，能夠適度確保易斷裂部61與集電體60之間的距離，防止在易斷裂部61與集電體60之間產(chǎn)生火花放電。最接近距離優(yōu)選為例如0.4mm以上，更限定性優(yōu)選為0.5mm以上,更優(yōu)選為1.0mm以上。另外,通過(guò)該最接近距離設(shè)為1.5mm以下，能夠抑制電解液蒸氣大量流入由于翻轉(zhuǎn)板50移位上浮而形成的空間中，防止產(chǎn)生由該電解液蒸氣的液化引起的液接。另外，易斷裂部61，一般為了實(shí)現(xiàn)過(guò)電流時(shí)的更迅速的電流切斷，將集電體60的厚度減薄而且引入切槽63等，進(jìn)行更容易斷裂的加工。與此相對(duì)，導(dǎo)電路徑中的薄壁部和/或切槽63的存在增大內(nèi)部電阻，也導(dǎo)致與例如在大電流流過(guò)時(shí)發(fā)熱等問題。因此，尤其是從密閉型電池10的大容量化、高能量密度化的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使易斷裂部61的特別是設(shè)有切槽63的部位的厚度盡可能厚地殘存，更高地維持通常通電時(shí)的導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電性。因此，考慮在電流切斷機(jī)構(gòu)40，通過(guò)使斷裂部61的厚度盡可能厚地殘存、增大翻轉(zhuǎn)板50的受壓面積而承受更大的壓力，使電流切斷機(jī)構(gòu)40工作。在此，為了使翻轉(zhuǎn)板50的受壓面積增大，研究認(rèn)為可以擴(kuò)大翻轉(zhuǎn)板50的大小直到不與電池殼體11干涉的極限的大小。在該情況下，在翻轉(zhuǎn)板50的形狀加工中，如果原樣采用更小的翻轉(zhuǎn)板50的加工時(shí)的傾斜角度，則可能會(huì)引起上述最接近距離超過(guò)1.5mm。因此，重要的，是，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)板50的形狀，以使即使在增大了翻轉(zhuǎn)板50的大小的情況下上述最接近距離也為1.5mm以下。從該觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)將在此公開的發(fā)明的0.3mm以上且1.5mm以下的最接近距離適用于翻轉(zhuǎn)板50上的 所述傾斜部的底部(即，也能夠理解為受壓面)的直徑為8mm以上且22mm以下的情況等，能夠進(jìn)一步發(fā)揮該效果。隨著翻轉(zhuǎn)板50上的所述傾斜部的底部的直徑增大為例如9mm以上、IOmm以上、Ilmm以上、12mm以上、13mm以上，能夠更明了地得到在此公開的發(fā)明的效果。另外，翻轉(zhuǎn)板50并不限定于本實(shí)施方式那樣其大致整體向電池殼體11外側(cè)移位的，也可以是由于翻轉(zhuǎn)板50的一部分移位而切斷導(dǎo)電路徑、切斷電流的。作為這樣的翻轉(zhuǎn)板50的一例，可以例示例如翻轉(zhuǎn)板的周緣部為平面、在比周緣靠?jī)?nèi)側(cè)的部位俯視大致圓形的傾斜部53立起的形態(tài)的翻轉(zhuǎn)板。在該情況下，翻轉(zhuǎn)板50上的傾斜部53的底部的直徑能夠比翻轉(zhuǎn)板50的直徑小傾斜部53向內(nèi)側(cè)錯(cuò)位的量。另外，翻轉(zhuǎn)板50并不限定于在電流切斷機(jī)構(gòu)40工作前為大致平面形狀、在工作后以向電池殼體外側(cè)突出的方式移位的形態(tài)，也可以是電流切斷機(jī)構(gòu)40工作前的翻轉(zhuǎn)板50的形狀與平面相比向電池殼體的內(nèi)側(cè)凹陷、通過(guò)工作而成為大致平面狀或者向殼外側(cè)突出的形態(tài)。另外，電池殼體11內(nèi)具有密閉結(jié)構(gòu)，所以電池殼體11內(nèi)外的氣體流通基本上不需要。然而，例如，也可以在連接端子20，具備將電池殼體11的外側(cè)與在電池殼體11內(nèi)在比電流切斷機(jī)構(gòu)40靠電池外側(cè)處形成的空間連通的貫通孔20a。通過(guò)具備該貫通孔20a，能在必要時(shí)將電池殼體內(nèi)的在比電流切斷機(jī)構(gòu)40靠電池外側(cè)處形成的空間開放為大氣壓，另夕卜，能夠作為在電池的構(gòu)筑時(shí)使翻轉(zhuǎn)板50變形為平面狀時(shí)的氣體供給口而利用。該貫通孔20a根據(jù)尺寸可以一直放開，但為了防止例如電解液和/或清洗液等異物進(jìn)入電流切斷機(jī)構(gòu)內(nèi)，優(yōu)選在必要時(shí)以外由端子塞21密封、將比電流切斷機(jī)構(gòu)40靠電池外側(cè)的空間密閉。這樣一來(lái)而構(gòu)筑的密閉型的鋰離子二次電池10，在過(guò)充電時(shí)電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，不會(huì)產(chǎn)生火花放電和/或電壓復(fù)位的事態(tài)，提高了過(guò)充電時(shí)的安全性以及可信性。因此，在例如通過(guò)控制系統(tǒng)控制充電的情況下，也能夠抑制系統(tǒng)的誤工作等問題。另外，該結(jié)構(gòu)能夠合適地適用于要求高速下的優(yōu)異的輸出特性和/或容量特性的電池。對(duì)于其容量沒有特別限制，例如，能夠適用于額定容量為3Ah左右以上的電池例如，能夠合適地適用于IOAh以上的電池，典型地為20Ah以上的電池(具體地說(shuō)，20 30Ah左右)。也可以適用于更高容量的電池。因此，例如如圖5所示，該密閉型的鋰離子二次電池10能夠搭載于汽車等車輛1、作為驅(qū)動(dòng)車輛I的電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)源用的電源而合適地利用。因此，本發(fā)明能夠提供作為電源具備上述鋰離子二次電池(典型地為多個(gè)串聯(lián)連接而成的電池組)10的車輛(典型地為汽車，特別是混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、燃料電池汽車那樣的具備電動(dòng)機(jī)的汽車)I。下面，對(duì)與本發(fā)明有關(guān)的幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但無(wú)意于將本發(fā)明限定于該實(shí)施例所示的情況?！疵荛]型電池的構(gòu)筑>如下所述那樣進(jìn)行了具備電流切斷機(jī)構(gòu)的封口體部件的組裝。首先，作為翻轉(zhuǎn)板，使用厚度0.2mm的鋁合金片(A11050)，將其加工為電流切斷機(jī)構(gòu)的工作后的翻轉(zhuǎn)形狀(圓臺(tái)狀)。即，準(zhǔn)備俯視大致圓形的翻轉(zhuǎn)部(圓臺(tái)頂部)的直徑確定為5mm、傾斜部的底部的直徑 (圓臺(tái)底部的直徑)為5mm、8mm、11mm、17m、22mm、26mm的6個(gè)翻轉(zhuǎn)板。另外，這些翻轉(zhuǎn)板是對(duì)傾斜部以及翻轉(zhuǎn)部進(jìn)行加工而成的，以使在設(shè)計(jì)上、電流切斷機(jī)構(gòu)的工作后集電體與集電體斷裂部的距離分別變?yōu)?.15mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、
2.0mm0接下來(lái)，準(zhǔn)備具有與這些翻轉(zhuǎn)板的直徑相對(duì)應(yīng)的孔的封口體片，進(jìn)行全周焊接而將封口體片的孔部周緣與翻轉(zhuǎn)板的外周部一體化。在該封口體片上以?shī)A持絕緣板、封口體以及密封墊的形態(tài)安裝連接端子，對(duì)封口體片與連接端子進(jìn)行了焊接。另外，正極集電體使用鋁，將與翻轉(zhuǎn)板的翻轉(zhuǎn)部相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)為薄壁，通過(guò)設(shè)置直徑4.6mm的圓形的切槽而形成了易斷裂部。然后，通過(guò)激光焊接該翻轉(zhuǎn)板的翻轉(zhuǎn)部中央與正極集電體的易斷裂部，設(shè)為封口體部件。另外，在連接端子設(shè)有將電池外部與電池內(nèi)部的電流切斷機(jī)構(gòu)連通的貫通孔，在激光焊接時(shí)從該貫通孔壓入空氣，由此在將翻轉(zhuǎn)板壓回到大致平面狀的狀態(tài)而進(jìn)行了焊接。另外，在連接后的連接端子的貫通孔中插入了橡膠制的端子塞。在由AI箔構(gòu)成的正極集電體的兩面，形成作為正極活性物質(zhì)使用了鎳酸鋰(LiNiO2)的正極活性物質(zhì)層，由此制作了正極片。另外，在由Cu箔構(gòu)成的負(fù)極集電體的兩面，形成作為負(fù)極活性物質(zhì)使用了石墨的負(fù)極活性物質(zhì)層，由此制作了負(fù)極片。隔著2塊聚烯烴制的隔片層疊、卷繞正極片與負(fù)極片，由此準(zhǔn)備了卷繞電極體。
將卷繞電極體的正極集電體以及負(fù)極集電體與封口體部件的正極集電體以及負(fù)極集電體分別焊接，將封口體部件與卷繞電極體一體化。在使電解液充分浸潤(rùn)該一體化了的卷繞電極體并飽和后，將其收置于電池殼體內(nèi)，將封口體的外周焊接于電池殼體，由此構(gòu)筑了密閉型電池。另外，作為電解液，使用下述的液體:在將EC、MEC與DMC以體積比3:3:4的比例混合后的非水溶劑中，添加作為支持鹽的LiPF6使其為1.0moI/L的濃度，進(jìn)而添加作為氣體產(chǎn)生添加劑的環(huán)己基苯(CHB)使其為3.5質(zhì)量％的濃度。〈S0C 調(diào)整〉對(duì)通過(guò)上述構(gòu)筑的密閉型電池，實(shí)施了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整處理后，按照下面的1、2的步驟進(jìn)行了 SOC調(diào)整。另外，為了將溫度的影響設(shè)為一定，在室溫(25°C)的溫度環(huán)境下進(jìn)行了 SOC調(diào)整。步驟1:以0.5C的恒定電流充電到4.1V，然后進(jìn)行恒定電壓充電直到充電時(shí)間變?yōu)?5小時(shí)。步驟2:以0.5C恒定電流放電到3.0V。步驟3:再次以0.5C的恒定電流充電到4.1V，然后進(jìn)行恒定電壓充電直到充電時(shí)間變?yōu)?小時(shí)。通過(guò)上面的處理，在25°C下調(diào)整為S0C100%的充電狀態(tài)。另外，在25°C下，從3.0V到4.1V的恒定電流充電時(shí)的充電容量為20Ah?！催^(guò)充電試驗(yàn)〉 對(duì)上述SOC調(diào)整后的各電池，按下面的步驟進(jìn)行了過(guò)充電試驗(yàn)。S卩，在室溫(25°C)下，使各電池放電到4.1V，然后使用外部電源從4.1V的狀態(tài)以充電電流40A、上線電壓IOV的條件強(qiáng)制持續(xù)流動(dòng)充電電流。在該過(guò)充電狀態(tài)下，在翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)、電流被切斷后也以相同條件持續(xù)通電30分鐘，確認(rèn)火花放電的有無(wú)(脈沖放電的有無(wú))。另外，在電流切斷后30分鐘后設(shè)為開路，確認(rèn)電壓復(fù)位的有無(wú)(是否殘存3.8V以上的電壓)。將這些結(jié)果示出表I。<觸點(diǎn)的最接近距離的測(cè)定>對(duì)上述過(guò)充電試驗(yàn)后的電池，各準(zhǔn)備3張沿著電流切斷機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)板的直徑的截面X線穿透照片，計(jì)測(cè)集電體的斷裂部(連接端子側(cè)導(dǎo)通部)與集電體本體(電極體側(cè)導(dǎo)通部)的最接近距離(觸點(diǎn)間距離)。將結(jié)果示于表I。表I
權(quán)利要求
1.一種密閉型電池，具備:正極以及負(fù)極；收置所述正極以及負(fù)極的電池殼體；外部連接端子，在電池殼體的外側(cè)突出地形成，與所述正極和負(fù)極中的任一電極電連接；和電流切斷機(jī)構(gòu)，其配設(shè)于將所述電極與所述外部連接端子電連接的導(dǎo)電路徑，能夠切斷所述導(dǎo)電路徑； 所述密閉型電池的特征在于: 所述電流切斷機(jī)構(gòu)具備:翻轉(zhuǎn)板，其電連接于所述外部連接端子，具備在所述電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)能夠向電池殼體外側(cè)移位的翻轉(zhuǎn)部；和集電體，其配設(shè)于比所述翻轉(zhuǎn)板靠殼體內(nèi)側(cè)的部位并且電連接于所述電極，在其一部分具有能夠斷裂的易斷裂部; 所述集電體與所述翻轉(zhuǎn)板，在所述易斷裂部和所述翻轉(zhuǎn)部電接合且機(jī)械接合，并且由于所述翻轉(zhuǎn)部的移位所述易斷裂部斷裂而與所述翻轉(zhuǎn)部一起移位，將所述集電體與所述翻轉(zhuǎn)板的電連接切斷； 所述集電體與所述移位后的所述易斷裂部的距離在0.3mm以上且1.5mm以下的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密閉型電池,其中: 所述翻轉(zhuǎn)板具有:在中心部分由平面構(gòu)成的大致圓形的所述翻轉(zhuǎn)部；和隨著從所述翻轉(zhuǎn)部朝向周緣部而傾斜的俯視大致圓形的傾斜部， 所述翻轉(zhuǎn)部，在從所述電池殼體的外側(cè)被施加應(yīng)力而變形為大致平面狀的狀態(tài)下，與所述易斷裂部接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密閉型電池，其中: 所述傾斜部的底部的直徑為8mm以上且22mm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任意一項(xiàng)所述的密閉型電池，其中: 所述連接端子在其內(nèi)部具有從電池外側(cè)向所述電流切斷機(jī)構(gòu)的外側(cè)的空間連通的貫通孔； 所述貫通孔由端子塞封閉以使所述電流切斷機(jī)構(gòu)的外側(cè)的空間密閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任意一項(xiàng)所述的密閉型電池，其中: 所述正極以及所述負(fù)極夾著隔片層疊、卷繞而構(gòu)成卷繞電極體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項(xiàng)所述的密閉型電池，其中: 所述電極為正極，所述集電體由鋁或者鋁合金形成； 所述易斷裂部比所述集電體的其他部位薄、且沿著該易斷裂部的周緣部設(shè)有切槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中的任意一項(xiàng)所述的密閉型電池，其中， 作為搭載于車輛的車輛驅(qū)動(dòng)用電源而使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密閉型電池，其中: 額定容量為3 30Ah。
9.一種車輛，其中: 作為驅(qū)動(dòng)用電源具備權(quán)利要求1 8中的任意一項(xiàng)所述的密閉型電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在電流切斷機(jī)構(gòu)工作后不會(huì)產(chǎn)生火花放電以及電壓復(fù)位的、安全性以及可信性進(jìn)一步提高了的密閉型電池。該密閉型電池在電流切斷機(jī)構(gòu)中具備翻轉(zhuǎn)板，其電連接于外部連接端子，具備在電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)了預(yù)定的壓力時(shí)能夠向電池殼體外側(cè)移位的翻轉(zhuǎn)部；和集電體，其配設(shè)于比翻轉(zhuǎn)板靠電池殼體內(nèi)側(cè)的位置并且電連接于電極，在其一部分具有能夠斷裂的易斷裂部。集電體與翻轉(zhuǎn)板，在易斷裂部與翻轉(zhuǎn)部電接合且機(jī)械接合，并且易斷裂部由于翻轉(zhuǎn)部的移位而斷裂與翻轉(zhuǎn)部一起移位，將集電體與翻轉(zhuǎn)板的電連接切斷；集電體與移位后的易斷裂部的距離在0.3mm以上且1.5mm以下的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01M2/34GK103227308SQ201310029888
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月27日
發(fā)明者荒井卓一, 高田登志廣, 犬飼博史, 原田宏紀(jì), 木山明, 森島龍?zhí)? 中西直哉, 山內(nèi)康弘, 橫山喜紀(jì) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 三洋電機(jī)株式會(huì)社