密閉型電池的製造方法
2023-09-14 04:44:35
密閉型電池的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種密閉型電池的製造方法，所述密閉型電池包括發電元件（20）、收納部件（31）、蓋部件（32）、集電端子部件（45）和第一絕緣部件（51）。該製造方法包括用所述蓋部件（32）的突出部（32a）壓縮所述第一絕緣部件（51）。所述製造方法包括測量所述蓋部件（32）的位置和由所述蓋部件（32）施加的壓縮載荷，以及當所述壓縮載荷相對於所述蓋部件（32）的位置而變化的斜率達到預定值（i）時停止壓縮。
【專利說明】密閉型電池的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種密閉型電池的製造方法，更特別地涉及用於製造密閉型電池的端子結構的技術。
【背景技術】
[0002]在密閉型電池中，密閉型電池的發電元件收納在密閉型電池的外殼罩中。在殼罩的內部，在正極端子側和負極端子側都配置有貫穿殼罩並突出到外部的集電端子部件。集電端子部件的一端與殼罩內部的發電元件電連接。集電端子部件的另一端與殼罩外部的外部端子部件電連接。因而，用於在電池的內部和外部之間傳送電力的技術是已知的。
[0003]有時使用板狀連接部件將集電端子部件的另一端與殼罩外部的外部端子部件電連接。涉及通過將集電端子部件的另一端鉚壓在形成於連接部件中的插孔上而將集電端子部件的另一端與連接部件連接的技術是已知的(例如，參見日本專利申請公報N0.2010-282848 (JP2010-282848A))。
[0004]在JP2010-282848A中，通過將絕緣部件介設在構成殼罩的蓋部件和集電端子部件之間而使蓋部件與集電端子部件電絕緣。在一些情況下，絕緣部件被形成在蓋部件上的突出部壓縮，以賦予絕緣部件密封性能。
[0005]圖7是示出蓋部件在壓縮方向上的位置和由蓋部件施加的壓縮載荷之間的關係的F-S曲線的視圖。當諸如蓋部件的突出部的大小或絕緣部件的厚度等的尺寸存在變化時，F-S曲線出現差異，如由曲線A和B所示。在這種情況下，如果基於壓縮載荷的大小(例如圖7中的載荷Fl)來停止絕緣部件的壓縮，則蓋部件的位置(B卩，壓縮尺寸)將發生變化(圖7中的寬度X)，這可能導致絕緣部件的密封性能上的差異。
【發明內容】
[0006]由此，本發明提供了一種密閉型電池的製造方法，其中即使諸如蓋部件的突出部的大小或絕緣部件的厚度等的尺寸存在變化也能夠使絕緣部件的密封性能恆定不變。
[0007]本發明的一個方面涉及一種密閉型電池的製造方法，所述密閉型電池包括:發電元件；收納部件，所述發電元件收納在所述收納部件中，並且所述收納部件呈有底筒狀；蓋部件，所述蓋部件封閉所述收納部件的開口，並且具有通孔和在所述通孔周圍在所述收納部件側突出的突出部；集電端子部件，所述集電端子部件的第一端呈柱狀，插入穿過所述通孔，並延伸到所述蓋部件的外部，並且所述集電端子部件的第二端在所述收納部件的內部連接到所述發電元件；和第一絕緣部件，所述第一絕緣部件通過在所述蓋部件的所述收納部件側介設在所述集電端子部件和所述蓋部件之間而使所述蓋部件與所述集電端子部件電絕緣。所述製造方法包括用所述蓋部件的所述突出部壓縮所述第一絕緣部件。所述製造方法包括測量所述蓋部件的位置和由所述蓋部件施加的壓縮載荷，以及當所述壓縮載荷相對於所述蓋部件的位置而變化的斜率達到預定值時停止壓縮。
[0008]根據該結構，在製造密閉型電池時，即使諸如蓋部件的突出部的大小或絕緣部件的厚度等的尺寸存在變化，也能夠使絕緣部件的密封性能恆定不變。
[0009]在上述製造方法中，所述密閉型電池還可包括設置在所述集電端子部件的所述第一端上的鉚壓部，和外部端子部件，所述外部端子部件在所述蓋部件的與所述收納部件側相對的一側連接到所述集電端子部件，並具有插孔。所述製造方法還可包括通過在所述壓縮之後將所述鉚壓部鉚壓在所述插孔上而使所述第一端與所述外部端子部件結合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面將參照附圖描述本發明的示例性實施例的特徵、優點以及技術和工業意義，在附圖中相似的附圖標記表示相似的要素，並且其中:
[0011]圖1A是示意性地示出根據本發明的一個示例性實施例的電池的結構的正剖視圖；
[0012]圖1B是根據該示例性實施例的電池的俯視圖；
[0013]圖2是根據該示例性實施例的電池的端子部分在絕緣部件被壓縮之前的放大剖視圖；
[0014]圖3是根據該示例性實施例的電池的端子部分在絕緣部件被壓縮之後的放大剖視圖；
[0015]圖4是根據該示例性實施例的電池的端子部分在鉚壓之後的放大剖視圖；
[0016]圖5A是示出根據該示例性實施例的蓋部件的位置和由蓋部件施加的壓縮載荷之間的關係的視圖；
[0017]圖5B是根據該示例性實施例的壓縮載荷相對於蓋部件的位置而變化的斜率的視圖；
[0018]圖6是根據該示例性實施例的電池的端子部分在墊片被壓縮之後的尺寸的視圖；以及
[0019]圖7是當部件的尺寸存在變化時由蓋部件施加的壓縮載荷和蓋部件的位置之間的關係的視圖。
【具體實施方式】
[0020]接下來，將描述本發明的一個示例性實施例。本發明的技術範圍並不限於下述示例性實施例。從說明書中的描述和附圖可清楚認識到的本發明寬泛地涵蓋真實意圖的技術思想的全部範圍。
[0021]將參照圖1A、1B和2描述電池10的大體結構，電池10是根據該示例性實施例的密閉型電池。該示例性實施例的電池10是鋰離子二次電池。電池10包括作為其主要構成元件的發電元件20、殼罩30、緊固部件40、集電端子部件45、第一絕緣部件(墊片)51、外部端子部件47和第二絕緣部件50。在本說明書中，設置有多個的元件等在可能的情況下將以單數描述，以便於理解本發明。殼罩30具有收納部件31和蓋部件32。發電元件20收納在殼罩30的內部。緊固部件40從殼罩30突出到外部。集電端子部件45的一端連接到發電元件20，集電端子部件45的另一端延伸到殼罩30的外部。第一絕緣部件51是介設在集電端子部件45和殼罩30之間的樹脂制的蓋部件。外部端子部件47是在殼罩30的外側(SP，與收納部件31側相對的一側)連接到集電端子部件45的板部件。第二絕緣部件50是介設在外部端子部件47和殼罩30之間的樹脂制的蓋部件。
[0022]發電元件20是其中電極體浸潰有電解液的元件，在電極體中正極、負極和隔板被疊置或卷繞。當電池10充電或放電時，在發電元件20的內部發生化學反應，從而使電流流動(嚴格地說，離子在正極和負極之間經由電解液移動)。
[0023]殼罩30是具有金屬收納部件31和金屬蓋部件32的矩形體柱狀罐。收納部件31是呈有底筒狀並且一側開口的矩形體部件。發電元件20收納在該收納部件31的內部。蓋部件32是具有與收納部件31的開口側(即，開口)對應的形狀的平板矩形部件。蓋部件32在封閉收納部件31的開口的狀態下與收納部件31結合在一起。
[0024]如圖2所示，在殼罩30的蓋部件32中形成有集電端子部件45的第一端(S卩，在該示例性實施例中圖1A中的上端)45b能夠插入穿過的通孔33。通孔33是具有預定內徑的孔，並且沿殼罩30 (即，蓋部件32)的厚度方向貫穿殼罩30。在通孔33周圍以環狀形成有在收納部件31側(B卩，圖1A中的下側；即，殼罩30的內側)突出的突出部32a (參見圖2至4)。
[0025]注液孔34朝蓋部件32的中央開口。注液孔34是具有預定內徑的通孔，並沿蓋部件32的厚度方向貫穿蓋部件32。注液孔34用於將電解液注入已預先收納有發電元件20的殼罩30中。在電解液注入之後，接著用密封部件61密封注液孔34。
[0026]第一絕緣部件51 (對應於權利要求中的絕緣部件)是配置在集電端子部件45的上側並具有插入在通孔33中的筒狀襯墊部51a的大體環形板狀部件。第一絕緣部件51在蓋部件32的收納部件31側介設在集電端子部件45和蓋部件32之間。襯墊部51a插入在通孔33中。第一絕緣部件51通過被形成在蓋部件32上的突出部32a和集電端子部件45壓縮而使蓋部件32與集電端子部件45電絕緣(參見圖3和4)。第二絕緣部件50使殼罩30的蓋部件32與外部端子部件47電絕緣。對於第二絕緣部件50和第一絕緣部件51的材料，優選使用具有良好的高溫蠕變特性的材料，即，相對於電池10的熱循環長期耐蠕變的材料，例如PA66或PFA。
[0027]緊固部件40是在其第一端(即，在該示例性實施例中圖1A中的上端)在蓋部件32的上表面上突出到外部的狀態下配置在第二絕緣部件50上的柱狀部件。緊固部件40的突出到電池10外部的部分(S卩，第一端的末端)刻有螺紋，從而形成螺栓。
[0028]一個集電端子部件45的第二端45a (即，該示例性實施例的圖1A中的底端)連接到發電元件20的正極，另一個集電端子部件45的第二端45a連接到發電元件20的負極。第一端45b (即，在該示例性實施例中圖1A中的上端)形成為柱狀。第一端45b插入穿過蓋部件32的通孔33並突出到蓋部件32的外部(在圖1A中向上)。在第一端45b上形成有如稍後將描述的鉚壓在外部端子部件47的插孔47a上的鉚壓部45c。在集電端子部件45的第二端45a和第一端45b之間平行於蓋部件32形成有平板部45d。在平板部45d的上表面上在第一端45b周圍形成有相對於其它部分高起地形成的平面部45e。對於集電端子部件45的材料,例如,在正極側可使用鋁,在負極側可使用銅。
[0029]外部端子部件47是從正面看去時形成為曲柄狀的導電板部件。外部端子部件47經由集電端子部件45與發電元件20的正極或負極電連接。外部端子部件47和集電端子部件45用作用於將儲存在發電元件20中的電力取出到外部或從外部將電力引入發電元件20中的通電路徑。沿外部端子部件47的厚度方向貫穿外部端子部件47的外部端子孔和插孔47a (參見圖2)在外部端子部件47中開口。集電端子部件45的第一端45b插入穿過插孔47a。另外，如圖4所示，外部端子部件47通過形成在集電端子部件45的第一端45b側的鉚壓部45c被鉚壓在插孔47a上而連接到集電端子部件45。集電端子部件45的被鉚壓的鉚壓部45c如圖4所示以圓板狀展開。以圓板狀展開的鉚壓部45c的外周側端部被焊接在外部端子部件47上，以便確保集電端子部件45和外部端子部件47之間的導電性。緊固部件40插入穿過外部端子部件47的外部端子孔。這樣，集電端子部件45通過外部端子部件47在蓋部件32的外側(即，與收納部件31側相對的一側)連接到緊固部件40。
[0030]接下來，將參照圖2至4描述用於壓縮第一絕緣部件51的過程，以及用於在壓縮第一絕緣部件51之後將集電端子部件45的鉚壓部45c鉚壓在插孔47a上的過程。在鉚壓第一絕緣部件51之前，將第一絕緣部件51安置在集電端子部件45的平板部45d的上表面上，其中集電端子部件45的第一端45b插入穿過襯墊部51a的內部，如圖2所示。此時，第一絕緣部件51的下表面對應於相對於平板部45d的上表面上的周圍部分高起地形成的平面部45e。因此，在第一絕緣部件51的下表面和平板部45d的除平面部45e以外的部分之間形成有間隙。
[0031]另外，集電端子部件45的第一端45b插入穿過蓋部件32、第二絕緣部件50和外部端子部件47，並且蓋部件32的突出部32a靠接第一絕緣部件51的上表面。此時，襯墊部51a插入在通孔33中。在該狀態下，突出部32a靠接第一絕緣部件51，從而在第一絕緣部件51和蓋部件32的除突出部32a以外的部分之間形成有間隙。以此方式，第一絕緣部件51介設在蓋部件32和集電端子部件45的平板部45d之間。
[0032]接下來，當壓縮第一絕緣部件51時(即，在壓縮步驟中)，壓縮夾具抵靠外部端子部件47的上側並從上方沿圖3中箭頭f所示的方向加壓。結果，第一絕緣部件51被蓋部件32的突出部32a和集電端子部件45的平面部45e壓縮，如圖3所示。此時，第一絕緣部件51移入(即，被擠壓到)形成在第一絕緣部件51的下表面和平板部45d的上表面的除平面部45e以外的部分之間的間隙以及形成在第一絕緣部件51的上表面和蓋部件32的除突出部32a以外的部分之間的間隙中。因而，這些間隙被消除。
[0033]接下來，當將鉚壓部45c鉚壓在外部端子部件47的插孔47a上時(B卩，在鉚壓步驟中)，鉚壓部45c被鉚壓夾具徑向向外推(S卩，向外張開)。結果，集電端子部件45的第一端45b和外部端子部件47結合在一起，從而無法相對於彼此移位。然後，即使來自壓縮夾具的壓力釋放，向外張開的鉚壓部45c也靠接在外部端子部件47上，使得第一絕緣部件51不會因彈性而回到其初始形狀。第一絕緣部件51藉以試圖通過彈性回到其初始形狀的力用於確保集電端子部件45和蓋部件32之間的密封性能。
[0034]在根據該示例性實施例的電池10的製造方法中，測量蓋部件32的壓縮方向上的位置(即，壓縮夾具對第一絕緣部件51的壓縮行程)和由蓋部件32施加至第一絕緣部件51的壓縮載荷(即，由壓縮夾具施加的壓縮載荷)的變化。更具體地，通過線性量規或編碼器等獲得蓋部件32的位置，並且通過測力傳感器等獲得由蓋部件32施加至第一絕緣部件51的壓縮載荷。然後，在壓縮載荷相對於蓋部件32的位置而變化的斜率達到預定值的時點，壓縮步驟結束並且鉚壓步驟開始。更具體地，如圖5B所示地計算在圖5A中示出的蓋部件32的位置和由蓋部件32施加的壓縮載荷之間的關係的斜率。壓縮步驟在壓縮載荷相對於蓋部件32的位置而變化的斜率在壓縮開始之後例如達到圖5B所示的預定值i的時點結束。[0035]在該示例性實施例中，通過諸如上述的結構，即使諸如蓋部件32的突出部32a的大小或第一絕緣部件51的厚度等的尺寸存在變化，也能夠使第一絕緣部件51的密封性能恆定不變。更具體地，即使表示蓋部件32的位置和由蓋部件32施加的壓縮載荷之間的關係的F-S曲線由於尺寸變化而存在差異，壓縮載荷的變化的斜率達到預定值時的蓋部件32的位置也不會大幅改變。因而，如上所述，即使存在尺寸變化，也能夠抑制蓋部件32的位置(即，壓縮尺寸)的變化。也就是，與基於壓縮載荷的大小來停止第一絕緣部件51的壓縮時相比，能夠抑制第一絕緣部件51的密封性能的差異。
[0036]接下來，將參照圖6描述用於確保第一絕緣部件51的密封性能的質量的方法。適於確保第一絕緣部件51的密封性能的尺寸是在第一絕緣部件51被壓縮之後突出部32a和平面部45e之間的距離(即，被突出部32a和平面部45e壓縮的第一絕緣部件51的厚度；圖6中的尺寸Y)。在下文中，將描述用於計算尺寸Y的方法。
[0037]首先，通過從尺寸H減去尺寸G來計算第一絕緣部件51被壓縮之後的尺寸F(SP，F=H-G)0尺寸G是從平板部45d的下表面(即，收納部件側的表面)到平板部45d的非平面部45e的部分的厚度。尺寸H是從平板部45d的下表面(即，收納部件側的表面)到蓋部件32的下表面(即，收納部件側的表面)的距離。也就是，第一絕緣部件51被壓縮之後的尺寸F是在壓縮之後從蓋部件32的下表面至平板部45d的非平面部45e的部分的表面的距離。可預先測量作為平面部45e厚度的尺寸G，或者如果各個部件的構件公差小，則可使用各部件的設計尺寸。通過線性量規或非接觸式位移傳感器等測量作為從平板部45d的下表面至蓋部件32的下表面的距離的尺寸H。尺寸H可在鉚壓部45c的鉚壓步驟之前或之後測量，只要是在第一絕緣部件51被壓縮之後即可。
[0038]接下來，通過從第一絕緣部件51被壓縮之後的尺寸F減去突出高度D和突出高度E來計算尺寸Y (即，Y=F- (D+E))。突出高度D是突出部32a的高度。突出高度E是平面部45e的高度。突出部32a的突出高度D和平面部45e的突出高度E由各部件的設計尺寸決定。在該示例性實施例中，形成了平面部45e，但也可通過不形成平面部45e來實現平面部45e的突出高度E為零(S卩，不存在臺階)的結構。
[0039]在該示例性實施例中，如上所述地計算尺寸Y (即，被突出部32a和平面部45e壓縮的第一絕緣部件51的厚度，即，突出部32a和平面部45e之間的距離)。通過然後判定該尺寸Y是否在預定尺寸範圍內來確保第一絕緣部件51的密封性能的質量。
【權利要求】
1.一種密閉型電池的製造方法，所述密閉型電池包括: 發電元件(20)； 收納部件(31)，所述發電元件收納在所述收納部件中，並且所述收納部件呈有底筒狀； 蓋部件(32)，所述蓋部件封閉所述收納部件的開口，並且具有通孔(33)和在所述通孔周圍在所述收納部件側突出的突出部(32a)； 集電端子部件(45)，所述集電端子部件的第一端(45b)呈柱狀，插入穿過所述通孔，並延伸到所述蓋部件的外部，並且所述集電端子部件的第二端(45a)在所述收納部件的內部連接到所述發電元件；和 第一絕緣部件(51)，所述第一絕緣部件通過在所述蓋部件的所述收納部件側介設在所述集電端子部件和所述蓋部件之間而使所述蓋部件與所述集電端子部件電絕緣， 所述製造方法的特徵在於包括: 用所述蓋部件的所述突出部壓縮所述第一絕緣部件， 測量所述蓋部件的位置和由所述蓋部件施加的壓縮載荷，以及 當所述壓縮載荷相對於所述蓋部件的位置而變化的斜率達到預定值(i )時停止壓縮。
2.根據權利要求1所述的製造方法，其中 所述密閉型電池還包括設置在所述集電端子部件的所述第一端上的鉚壓部(45c)，和外部端子部件(47)，所述外部端子部件在所述蓋部件的與所述收納部件側相對的一側連接到所述集電端子部件，並具有插孔(47a)， 所述製造方法還包括: 通過在所述壓縮之後將所述鉚壓部鉚壓在所述插孔上而使所述第一端與所述外部端子部件結合。
【文檔編號】H01M2/08GK103682186SQ201310388589
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2012年9月3日
【發明者】中村光佑, 大野友寬, 小池將樹 申請人:豐田自動車株式會社