專利名稱：矩形密封式電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在長方體狀電池槽內(nèi)裝入電解液和與電池槽的寬側(cè)面平行的正極板與負(fù)極板夾著隔膜層疊而成的極板組，并用蓋體密封電池槽開口的矩形密封式電池。
近年來，在能源密度方面良好的鎳氫電池等的堿性二次電池已被用作汽車用電源。而作為小型緊湊但能獲得大功率的二次電池，例如日本發(fā)明專利公開1995年第161377號公報等提出了一種矩形密封式電池，該電池在長方體狀電池槽內(nèi)裝入電解液和由與電池槽的寬側(cè)面平行的正極板和負(fù)極板夾著隔膜層疊而成的極板組，并用蓋體封閉電池槽開口。
現(xiàn)參照圖4進行說明。31是聚丙烯制的電池槽，32是聚丙烯制的蓋體，將極板組33與電解液一起收容配置在電池槽31內(nèi)，并用蓋體32進行密封。極板組33由在平板狀芯材上涂有以氫吸藏合金為主要成分的糊的負(fù)極板與以氫氧化鎳為主要成分的粉末充填在鎳多孔體構(gòu)成的芯材內(nèi)而成的正極板夾著親水化處理后的聚丙烯制隔膜層疊起來而構(gòu)成。極板組33的正極板和負(fù)極板分別通過集電體34a、34b與正極和負(fù)極的極柱35a、35b連接，這些極柱35a、35b安裝固定在蓋體32上。在該狀態(tài)下，極板組33與電池槽31的內(nèi)底面之間形成有2-10mm左右的間隙t1，與內(nèi)側(cè)面之間形成有1-5mm左右的間隙t2。
通過形成這樣的間隙t1、t2，以實現(xiàn)電解液注入時的液體分布的均勻化，即使隨著充放電極板組33發(fā)生膨脹收縮，極板組33也不受到電池槽31內(nèi)壁面的壓迫，防止發(fā)生極板組33發(fā)生變形、活性物質(zhì)不能有效利用使放電容量下降，及引起充電時內(nèi)壓上升、內(nèi)部短路或活性物質(zhì)脫落等的情況。
但是，因為上述現(xiàn)有的矩形密封式電池的結(jié)構(gòu)，是將極板組33通過極柱35a、35b固定在蓋體32上的，因此，由于電池槽31與蓋體32融接時發(fā)生相互位置的偏移，極板組33相對電池槽31的位置會發(fā)生誤差，就不能保證上述間隙t1、t2的準(zhǔn)確性，就會發(fā)生這樣的問題隨著充放電極板組33發(fā)生膨脹收縮，極板組33發(fā)生變形、活性物質(zhì)不能有效利用使放電容量下降，或?qū)е鲁潆姇r內(nèi)壓上升、內(nèi)部短路及發(fā)生活性物質(zhì)脫落等的情況，另外還存在電解液注入時液體分布不均勻這樣的問題。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于，提供這樣一種矩形密封式電池，其極板組不會受蓋體融接時位置發(fā)生偏移的影響，能相對電池槽正確定位并固定，不會因充放電時極板組膨脹收縮而變形，電池性能不因此而下降，并能保證注入液體時液體分布的均勻性。
本發(fā)明的矩形密封式電池，包括具有寬度窄的窄側(cè)面和寬度寬的寬側(cè)面的長方體狀電池槽，由與電池槽的寬側(cè)面平行的多個正極板與負(fù)極板夾著隔膜層疊而成的極板組，以及在極板組的寬度方向兩端分別與正極板和負(fù)極板接合的正極和負(fù)極的集電板，因為是將各集電板固定在電池槽的窄側(cè)面而將極板組配置在電池槽內(nèi)，并在該電池槽內(nèi)裝入電解液再用蓋體封閉電池槽開口部的，極板組通過集電極固定在電池槽中，所以，不會受到將蓋體融接到電池槽上時發(fā)生位置偏移的影響，能將極板組相對電池槽定位固定在適當(dāng)位置，因此，通過定位時使電池槽的內(nèi)底面及窄側(cè)面與極板組之間形成適當(dāng)?shù)拈g隙，就不會受到充放電時極板組隨膨脹收縮而變形的影響，不會因此而導(dǎo)致的電池性能的下降。
此外，如果在電池槽窄側(cè)面形成貫穿的連接孔，將設(shè)于集電板的連接凸部嵌入該連接孔，使相鄰電池槽內(nèi)集電板的連接凸部相互接合或與配置在電池槽外面的極端子的連接凸部接合，并將集電板固定在電池槽的窄側(cè)面，就能將經(jīng)窄側(cè)面連接相鄰極板組的連接結(jié)構(gòu)或?qū)O板組與電池槽外面極端子連接的連接結(jié)構(gòu)同時用作極板組相對電池槽的固定結(jié)構(gòu)。
此外，如果將極板組的兩種極性的極板重合的重疊部分與電池槽底面之間的距離W1設(shè)定為滿足0．5mm≤W1≤3mm的范圍，將重合部分兩側(cè)邊與集電板之間的距離W2設(shè)定在滿足2mm≤W2≤10mm的范圍，則電池槽內(nèi)底面及窄側(cè)面與極板組之間就不會受到充放電時隨著極板組膨脹收縮發(fā)生的變形的影響，不會因此導(dǎo)致電池性能的下降，而且通過該間隙可以方便且穩(wěn)定地注入電解液并能保證液體分布的均勻性。
附圖簡介。


圖1所示為應(yīng)用本發(fā)明的矩形密封式電池的組合型二次電池的一實施形態(tài)，其中(a)為俯視圖，(b)為主視圖。
圖2所示為上述實施形態(tài)的局部縱剖主視圖。
圖3所示為上述實施形態(tài)的主要部分縱剖主視圖。
圖4所示為現(xiàn)有例子的矩形密封式電池的縱剖主視圖。
以下參照圖1-圖3，對本發(fā)明矩形密封式電池的一實施形態(tài)進行說明。
本實施形態(tài)的矩形密封式電池1是能適合用作電動汽車的驅(qū)動電源的鎳、氫二次電池，如圖1、圖2所示，由多個(在圖示例子中為6個)具有寬度窄的窄側(cè)面和寬度寬的寬側(cè)面且上面開口的長方體狀電池槽3在共用其窄側(cè)面3a的情況下相互一體連接而成的一體電池槽2構(gòu)成，且各電池槽3的上面開口由一體蓋體4一體性封閉。
如后面將詳細(xì)說明的那樣，在各電池槽3內(nèi)，裝有電解液、極板組5及與極板組的兩側(cè)端面接合的集電板6而構(gòu)成單體電池7，所述極板組5由與電池槽3的寬側(cè)面平行的多個正極板與負(fù)極板夾著隔膜沿窄側(cè)面方向?qū)盈B而成。
在一體電池槽2兩端的電池槽3的窄側(cè)面3a及各電池槽3、3之間的窄側(cè)面3a的上端部形成有連接孔8，如后面將詳細(xì)說明的那樣，在兩端電池槽3外側(cè)的窄側(cè)面3a的連接孔8安裝有正極或負(fù)極的極端子9，并通過中間電池槽3、3之間的窄側(cè)面3a的連接孔8，將兩側(cè)的單體電池7、7串聯(lián)連接。
在蓋體4的上側(cè)面并在相互相鄰的電池槽3、3的相鄰端部，形成有通孔10，同時在蓋體4之上，融接著形成有使這些通孔10、10之間連通的連通道12的連通蓋11。11a為凸出設(shè)于連通蓋11的內(nèi)側(cè)面中央部分的增強凸起，大小為不關(guān)閉連通道12的大小，其頂端抵靠并融接在蓋體4的上側(cè)面，來保證連通蓋11的耐壓強度。一體電池槽2和蓋體4及連通蓋11由PP／PPE摻混聚合物等的合成樹脂材料構(gòu)成，對電解液具有憎液性。
此外，蓋體4上設(shè)有當(dāng)各電池槽3的內(nèi)部壓力達到一定壓力以上時釋放壓力用的單一的安全閥13，另外，蓋體4上凹入形成有檢測單體電池7溫度的溫度檢測傳感器安裝用的傳感器安裝孔14，該凹入形成的傳感器安裝孔14與適當(dāng)單體電池7的極板組5的上端接觸。
在各電池槽3的寬側(cè)面成一平面的一體電池槽2的寬側(cè)面15上，在與各電池槽3的兩側(cè)端對應(yīng)的位置，凸出設(shè)有上下方向延伸的筋條16，且在筋條16、16之間，以適當(dāng)間距的間隔矩陣狀凸出設(shè)有多個較小的圓形凸部17。這些筋條16與凸部17高度相同。還有，在電池槽3上端部與蓋體4的側(cè)面，與筋條16的延長位置及凸部17的配置位置對應(yīng)，以跨接它們的側(cè)面之間的形態(tài)，形成有與筋條16和凸部17相同高度的連接筋條18a及18b。這些筋條16、凸部17及連接筋條18a、18b在并列配置一體電池槽2時，在它們之間形成有效且均勻地冷卻各電池槽3用的制冷劑通道。
此外，在相對一體電池槽2的寬側(cè)面15的中心線位于對稱位置的任意的電池槽3的大致中央位置，設(shè)有當(dāng)一體電池槽2以其寬側(cè)面15相互重疊時相互嵌合的多個定位用凸部19和凹部20。
如圖3所示，上述極板組5是將多片正極板21與多片負(fù)極板22交替配置，同時在各正極板21外包覆橫方向有開口部的袋狀隔膜23而在正極板21與負(fù)極板22之間夾入隔膜23，在此狀態(tài)下層疊而成極板組5。在圖3中，交叉斜線所示的區(qū)域為正極板21與負(fù)極板22夾著隔膜23相對、起產(chǎn)生電能作用的重疊部分24。這些正極板21的極板組與負(fù)極板22的極板組相互相反側(cè)的側(cè)邊部向外側(cè)伸出，其伸出側(cè)邊部構(gòu)成為引線部21a、22a，在其側(cè)端邊分別焊接有集電板6。29為焊接引線部21a、22a與集電板6的焊料，在集電板6上沿其長度方向隔開適當(dāng)間隔配置有數(shù)個。
正極板21由Ni的發(fā)泡金屬構(gòu)成，引線部21a是對發(fā)泡金屬進行加壓壓縮并通過超聲波焊接將引線板縫焊到其一個面上而構(gòu)成的。此外，負(fù)極板22是在Ni沖壓金屬板上，在引線部22a之外的部分涂上活性物質(zhì)而構(gòu)成的。
25是在引線部21a、22a上上下相隔適當(dāng)間隔分別形成的多對定位孔，將定位銷插入該定位孔并推壓引線部21a、22a的側(cè)端邊，來對齊引線部21a、22a的側(cè)端邊，就能將該側(cè)端邊與集電板6可靠且均勻地焊接。
在兩側(cè)端邊焊接有集電板6的極板組5如圖2所示，通過使在集電板6的上端部向外凸出形成的連接凸部26嵌入貫穿形成于電池槽3的窄側(cè)面3a上端部的連接孔8，相對電池槽3就被定位，并且，通過對在相鄰電池槽3、3之間嵌入連接孔8的連接凸部26、26的頂端進行焊接使其相互接合，就被固定在電池槽3的兩窄側(cè)面3a上，同時相鄰的單體電池7的電連接就在內(nèi)部進行。
此外，在兩端的電池槽3外側(cè)的窄側(cè)面3a處，在極端子9上凸出設(shè)有嵌入連接孔8的連接凸部27，連接凸部26、27的頂端相互焊接接合。另外，在集電板6的連接凸部26或極端子9的連接凸部27的周圍形成有環(huán)狀槽，設(shè)有在與窄側(cè)面3a之間進行密封的O型圈28。
在這樣極板組5定位固定在電池槽3內(nèi)的狀態(tài)下，如圖3所示，兩種極性的極板重合的重疊部分24與電池槽3的內(nèi)底面之間的距離W1設(shè)定在滿足0．5mm≤W1≤3mm的范圍。此外，將重疊部分24的兩側(cè)邊與集電板6之間的距離W2設(shè)定在滿足2mm≤W2≤10mm的范圍。
在以上構(gòu)成的矩形密封式電池1中，將在兩側(cè)端接合有集電板6的極板組5插入配置在各電池槽3內(nèi)，使集電板6的連接凸部26嵌入貫穿形成于電池槽3的窄側(cè)面3a的連接孔8內(nèi)，在相鄰電池槽3、3之間將連接凸部26的頂端相互焊接，在兩端的電池槽3外側(cè)的窄側(cè)面3a處，將連接凸部26與極端子9的連接凸部27的頂端相互焊接，由此，在各電池槽3中，極板組5被正確定位固定。與此同時，相鄰的單體電池7相互串聯(lián)連接，其兩端與伸出于一體電池槽2的兩端的極端子9連接。
這樣，經(jīng)窄側(cè)面3a在相鄰的電池槽3、3之間連接極板組5的結(jié)構(gòu)，或?qū)O板組5與極端子9連接的結(jié)構(gòu)，就可以同時用作極板組5相對電池槽3的固定結(jié)構(gòu)，所以，以簡單、廉價的結(jié)構(gòu)就可以獲得小型緊湊的矩形密封式電池。另外，因為可以在一體電池槽2的內(nèi)部進行相鄰單體電池7的連接，單體電池7的連接結(jié)構(gòu)不露出到外部，所以可以使矩形密封式電池1的設(shè)置空間小型緊湊。
此外，因為如上所述，在將極板組5定位固定在各電池槽3內(nèi)的狀態(tài)下，極板組5的兩種極性的極板重合的重疊部分24與電池槽3底面之間的距離W1設(shè)定為0．5mm≤W1≤3mm，將重疊部分24的兩側(cè)邊與集電板6之間的距離W2設(shè)定為2mm≤W2≤10mm，所以，在這樣將極板組5配置固定在電池槽3內(nèi)的狀態(tài)下，用液體注射噴嘴將電解液從集電板6與極板組5兩側(cè)端之間的間隙的上端注入電池槽3內(nèi)，就能方便且穩(wěn)定地注入電解液，同時由于電解液通過上述間隙順暢分散，所以可以保證液體分布的均勻性，電池性能可以保證穩(wěn)定。
這樣將電解液注入結(jié)束之后，將蓋體4融接在一體電池槽2的上端，就完成矩形密封式電池1。
在該矩形密封式電池1中，因為在電池槽3的內(nèi)底面及窄側(cè)面3a與極板組5之間能適當(dāng)保證有如上所述的間隙，所以，不會受到隨著充放電時極板組5的膨脹收縮發(fā)生的變形的影響，不會因此導(dǎo)致電池性能的下降。
此外在本實施形態(tài)中，因為用通過集電板6的沖壓成形而凸出成型的連接凸部26來將相鄰的單體電池7串聯(lián)連接的，所以，不需要另外的連接部件，可以用少的部件數(shù)低成本方便地進行連接，又因為連接凸部26與集電板6為一體且在1個部位進行焊接，所以連接的電阻可以極小。
此外，在各單體電池7的極板組5中，因為使正極板21的極板組與負(fù)極板22的極板組的相互相反側(cè)的側(cè)邊部從相對部分向外側(cè)伸出，將其伸出部分作為引線部21a、22a，并相對該引線部21a、22a在其整個長度固定集電板6，所以，從極板21、22的整個面至集電板6的平均距離可以縮短，其結(jié)果是，可以降低電池內(nèi)電阻值，同時電極活性物質(zhì)的利用率增高，可以提高電池輸出。
此外，在相互相鄰的電池槽3、3的相鄰端部，在蓋體4形成有通孔10，并在蓋體4之上融接著形成有使這些通孔10、10之間連通的連通道12的連通蓋11，因此，各電池槽3之間的內(nèi)部壓力變均勻，可以防止因一部分電池槽3的內(nèi)部壓力上升使該單體電池7的壽命下降而使整個矩形密封式電池1的壽命隨之縮短，同時，在蓋體4上只要設(shè)置單一的安全閥13即可，可以使成本下降。
若采用本發(fā)明的矩形密封式電池，如根據(jù)以上說明已知的那樣，因為在極板組的寬度方向兩端設(shè)置與正極板和負(fù)極板分別接合的集電板，并將各集電板固定在電池槽的窄側(cè)面，所以，不會受到將蓋體融接到電池槽上時位置偏移的影響，能將極板組相對電池槽定位固定在適當(dāng)位置，因此，通過定位時使電池槽的內(nèi)底面及窄側(cè)面與極板組之間形成有適當(dāng)?shù)拈g隙，就不會受到充放電時極板組隨膨脹收縮而變形的影響，可以避免因此而導(dǎo)致的電池性能的下降。
此外，如果在電池槽窄側(cè)面形成貫穿的連接孔，將設(shè)于集電板的連接凸部嵌入該連接孔，使相鄰電池槽內(nèi)集電板的連接凸部相互接合或與配置在電池槽外面的極端子的連接凸部接合，將集電板固定在電池槽的窄側(cè)面，就能將經(jīng)窄側(cè)面連接相鄰電池槽間極板組的連接結(jié)構(gòu)或?qū)O板組與電池槽外面極端子連接的連接結(jié)構(gòu)同時用作極板組相對電池槽的固定結(jié)構(gòu)，就能以簡單、廉價的結(jié)構(gòu)獲得小型緊湊的矩形密封式電池。
此外，如果將極板組的兩種極性的極板重合的重疊部分與電池槽底面之間的距離W1設(shè)定為滿足0．5mm≤W1≤3mm的范圍，將重疊部分兩側(cè)邊與集電板之間的距離W2設(shè)定在滿足2mm≤W2≤10mm的范圍，則電池槽內(nèi)底面及窄側(cè)面與極板組之間就不會受到充放電時隨著極板組膨脹收縮發(fā)生的變形的影響，不會因此導(dǎo)致電池性能的下降，而且通過該間隙進行電解液的注入，就可以方便且穩(wěn)定地注入電解液并能保證液體分布的均勻性。
權(quán)利要求
1．一種矩形密封式電池，其特征在于，包括具有寬度窄的窄側(cè)面和寬度寬的寬側(cè)面的長方體狀電池槽，由與電池槽的寬側(cè)面平行的多個正極板與負(fù)極板夾著隔膜層疊而成的極板組，以及在極板組的寬度方向兩端分別與正極板和負(fù)極板接合的正極和負(fù)極的集電板，各集電板固定在電池槽的窄側(cè)面從而將極板組配置在電池槽內(nèi)，在該電池槽內(nèi)裝有電解液并由蓋體封閉電池槽開口部
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形密封式電池，其特征在于，在電池槽窄側(cè)面形成貫穿的連接孔，將設(shè)于集電板的連接凸部嵌入該連接孔，使相鄰電池槽內(nèi)集電板的連接凸部相互接合或與配置在電池槽外面的極端子的連接凸部接合，將集電板固定在電池槽的窄側(cè)面。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的矩形密封式電池，其特征在于，極板組的兩種極性的極板重合的重疊部分與電池槽底面之間的距離W1設(shè)定為滿足0．5mm≤W1≤3mm的范圍，將重疊部分兩側(cè)邊與集電板之間的距離W2設(shè)定在滿足2mm≤W2≤10mm的范圍。
全文摘要
一種矩形密封式電池,包括有寬、窄側(cè)面3b、3a的長方體狀電池槽3、與電池槽3的寬側(cè)面平行的多片正、負(fù)極板夾著隔膜層疊而成的極板組5及在極板組5的寬度方向兩端分別與正、負(fù)極板接合的正、負(fù)極集電板6,各集電板6固定于電池槽3的窄側(cè)面3a,電池槽3內(nèi)裝有電解液并由蓋體4密封其開口部。因極板組5定位固定于電池槽,故極板組對電池槽能正確定位,不受充放電時極板組膨脹收縮而變形的影響,電池性能不會因此下降,能保證注液時液體分布的均勻性。
文檔編號H01M10/34GK1292575SQ00130650
公開日2001年4月25日 申請日期2000年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者浜田真治, 藤岡德之, 森下展安, 生駒宗久 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社, 豐田自動車株式會社