密閉型電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種密閉型電池的制造方法，所述密閉型電池包括發(fā)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）。該制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）。所述制造方法包括測(cè)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(dāng)所述壓縮載荷相對(duì)于所述蓋部件（32）的位置而變化的斜率達(dá)到預(yù)定值（i）時(shí)停止壓縮。
【專利說(shuō)明】密閉型電池的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種密閉型電池的制造方法，更特別地涉及用于制造密閉型電池的端子結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在密閉型電池中，密閉型電池的發(fā)電元件收納在密閉型電池的外殼罩中。在殼罩的內(nèi)部，在正極端子側(cè)和負(fù)極端子側(cè)都配置有貫穿殼罩并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(nèi)部的發(fā)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，用于在電池的內(nèi)部和外部之間傳送電力的技術(shù)是已知的。
[0003]有時(shí)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(guò)將集電端子部件的另一端鉚壓在形成于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(shù)是已知的(例如，參見日本專利申請(qǐng)公報(bào)N0.2010-282848 (JP2010-282848A))。
[0004]在JP2010-282848A中，通過(guò)將絕緣部件介設(shè)在構(gòu)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(guān)系的F-S曲線的視圖。當(dāng)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(shí)，F(xiàn)-S曲線出現(xiàn)差異，如由曲線A和B所示。在這種情況下，如果基于壓縮載荷的大小(例如圖7中的載荷Fl)來(lái)停止絕緣部件的壓縮，則蓋部件的位置(B卩，壓縮尺寸)將發(fā)生變化(圖7中的寬度X)，這可能導(dǎo)致絕緣部件的密封性能上的差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]由此，本發(fā)明提供了一種密閉型電池的制造方法，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恒定不變。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種密閉型電池的制造方法，所述密閉型電池包括:發(fā)電元件；收納部件，所述發(fā)電元件收納在所述收納部件中，并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，并且具有通孔和在所述通孔周圍在所述收納部件側(cè)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(guò)所述通孔，并延伸到所述蓋部件的外部，并且所述集電端子部件的第二端在所述收納部件的內(nèi)部連接到所述發(fā)電元件；和第一絕緣部件，所述第一絕緣部件通過(guò)在所述蓋部件的所述收納部件側(cè)介設(shè)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。所述制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。所述制造方法包括測(cè)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(dāng)所述壓縮載荷相對(duì)于所述蓋部件的位置而變化的斜率達(dá)到預(yù)定值時(shí)停止壓縮。
[0008]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在制造密閉型電池時(shí)，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恒定不變。
[0009]在上述制造方法中，所述密閉型電池還可包括設(shè)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(cè)相對(duì)的一側(cè)連接到所述集電端子部件，并具有插孔。所述制造方法還可包括通過(guò)在所述壓縮之后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(jié)合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0011]圖1A是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的電池的結(jié)構(gòu)的正剖視圖；
[0012]圖1B是根據(jù)該示例性實(shí)施例的電池的俯視圖；
[0013]圖2是根據(jù)該示例性實(shí)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(jù)該示例性實(shí)施例的電池的端子部分在絕緣部件被壓縮之后的放大剖視圖；
[0015]圖4是根據(jù)該示例性實(shí)施例的電池的端子部分在鉚壓之后的放大剖視圖；
[0016]圖5A是示出根據(jù)該示例性實(shí)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(guān)系的視圖；
[0017]圖5B是根據(jù)該示例性實(shí)施例的壓縮載荷相對(duì)于蓋部件的位置而變化的斜率的視圖；
[0018]圖6是根據(jù)該示例性實(shí)施例的電池的端子部分在墊片被壓縮之后的尺寸的視圖；以及
[0019]圖7是當(dāng)部件的尺寸存在變化時(shí)由蓋部件施加的壓縮載荷和蓋部件的位置之間的關(guān)系的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]接下來(lái)，將描述本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例。本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于下述示例性實(shí)施例。從說(shuō)明書中的描述和附圖可清楚認(rèn)識(shí)到的本發(fā)明寬泛地涵蓋真實(shí)意圖的技術(shù)思想的全部范圍。
[0021]將參照?qǐng)D1A、1B和2描述電池10的大體結(jié)構(gòu)，電池10是根據(jù)該示例性實(shí)施例的密閉型電池。該示例性實(shí)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(gòu)成元件的發(fā)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(shuō)明書中，設(shè)置有多個(gè)的元件等在可能的情況下將以單數(shù)描述，以便于理解本發(fā)明。殼罩30具有收納部件31和蓋部件32。發(fā)電元件20收納在殼罩30的內(nèi)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(fā)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(shè)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(cè)(SP，與收納部件31側(cè)相對(duì)的一側(cè))連接到集電端子部件45的板部件。第二絕緣部件50是介設(shè)在外部端子部件47和殼罩30之間的樹脂制的蓋部件。
[0022]發(fā)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(fù)極和隔板被疊置或卷繞。當(dāng)電池10充電或放電時(shí)，在發(fā)電元件20的內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使電流流動(dòng)(嚴(yán)格地說(shuō)，離子在正極和負(fù)極之間經(jīng)由電解液移動(dòng))。
[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是呈有底筒狀并且一側(cè)開口的矩形體部件。發(fā)電元件20收納在該收納部件31的內(nèi)部。蓋部件32是具有與收納部件31的開口側(cè)(即，開口)對(duì)應(yīng)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(tài)下與收納部件31結(jié)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(shí)施例中圖1A中的上端)45b能夠插入穿過(guò)的通孔33。通孔33是具有預(yù)定內(nèi)徑的孔，并且沿殼罩30 (即，蓋部件32)的厚度方向貫穿殼罩30。在通孔33周圍以環(huán)狀形成有在收納部件31側(cè)(B卩，圖1A中的下側(cè)；即，殼罩30的內(nèi)側(cè))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(yù)定內(nèi)徑的通孔，并沿蓋部件32的厚度方向貫穿蓋部件32。注液孔34用于將電解液注入已預(yù)先收納有發(fā)電元件20的殼罩30中。在電解液注入之后，接著用密封部件61密封注液孔34。
[0026]第一絕緣部件51 (對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求中的絕緣部件)是配置在集電端子部件45的上側(cè)并具有插入在通孔33中的筒狀襯墊部51a的大體環(huán)形板狀部件。第一絕緣部件51在蓋部件32的收納部件31側(cè)介設(shè)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(guò)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(duì)于第二絕緣部件50和第一絕緣部件51的材料，優(yōu)選使用具有良好的高溫蠕變特性的材料，即，相對(duì)于電池10的熱循環(huán)長(zhǎng)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(shí)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(tài)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(gè)集電端子部件45的第二端45a (即，該示例性實(shí)施例的圖1A中的底端)連接到發(fā)電元件20的正極，另一個(gè)集電端子部件45的第二端45a連接到發(fā)電元件20的負(fù)極。第一端45b (即，在該示例性實(shí)施例中圖1A中的上端)形成為柱狀。第一端45b插入穿過(guò)蓋部件32的通孔33并突出到蓋部件32的外部(在圖1A中向上)。在第一端45b上形成有如稍后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之間平行于蓋部件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(duì)于其它部分高起地形成的平面部45e。對(duì)于集電端子部件45的材料,例如,在正極側(cè)可使用鋁,在負(fù)極側(cè)可使用銅。
[0029]外部端子部件47是從正面看去時(shí)形成為曲柄狀的導(dǎo)電板部件。外部端子部件47經(jīng)由集電端子部件45與發(fā)電元件20的正極或負(fù)極電連接。外部端子部件47和集電端子部件45用作用于將儲(chǔ)存在發(fā)電元件20中的電力取出到外部或從外部將電力引入發(fā)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(guò)插孔47a。另外，如圖4所示，外部端子部件47通過(guò)形成在集電端子部件45的第一端45b側(cè)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(cè)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(dǎo)電性。緊固部件40插入穿過(guò)外部端子部件47的外部端子孔。這樣，集電端子部件45通過(guò)外部端子部件47在蓋部件32的外側(cè)(即，與收納部件31側(cè)相對(duì)的一側(cè))連接到緊固部件40。
[0030]接下來(lái)，將參照?qǐng)D2至4描述用于壓縮第一絕緣部件51的過(guò)程，以及用于在壓縮第一絕緣部件51之后將集電端子部件45的鉚壓部45c鉚壓在插孔47a上的過(guò)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(guò)襯墊部51a的內(nèi)部，如圖2所示。此時(shí)，第一絕緣部件51的下表面對(duì)應(yīng)于相對(duì)于平板部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(guò)蓋部件32、第二絕緣部件50和外部端子部件47，并且蓋部件32的突出部32a靠接第一絕緣部件51的上表面。此時(shí)，襯墊部51a插入在通孔33中。在該狀態(tài)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(shè)在蓋部件32和集電端子部件45的平板部45d之間。
[0032]接下來(lái)，當(dāng)壓縮第一絕緣部件51時(shí)(即，在壓縮步驟中)，壓縮夾具抵靠外部端子部件47的上側(cè)并從上方沿圖3中箭頭f所示的方向加壓。結(jié)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(shí)，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(lái)，當(dāng)將鉚壓部45c鉚壓在外部端子部件47的插孔47a上時(shí)(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(jié)果，集電端子部件45的第一端45b和外部端子部件47結(jié)合在一起，從而無(wú)法相對(duì)于彼此移位。然后，即使來(lái)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(huì)因彈性而回到其初始形狀。第一絕緣部件51借以試圖通過(guò)彈性回到其初始形狀的力用于確保集電端子部件45和蓋部件32之間的密封性能。
[0034]在根據(jù)該示例性實(shí)施例的電池10的制造方法中，測(cè)量蓋部件32的壓縮方向上的位置(即，壓縮夾具對(duì)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(guò)線性量規(guī)或編碼器等獲得蓋部件32的位置，并且通過(guò)測(cè)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。然后，在壓縮載荷相對(duì)于蓋部件32的位置而變化的斜率達(dá)到預(yù)定值的時(shí)點(diǎn)，壓縮步驟結(jié)束并且鉚壓步驟開始。更具體地，如圖5B所示地計(jì)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(guān)系的斜率。壓縮步驟在壓縮載荷相對(duì)于蓋部件32的位置而變化的斜率在壓縮開始之后例如達(dá)到圖5B所示的預(yù)定值i的時(shí)點(diǎn)結(jié)束。[0035]在該示例性實(shí)施例中，通過(guò)諸如上述的結(jié)構(gòu)，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的密封性能恒定不變。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(guān)系的F-S曲線由于尺寸變化而存在差異，壓縮載荷的變化的斜率達(dá)到預(yù)定值時(shí)的蓋部件32的位置也不會(huì)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，與基于壓縮載荷的大小來(lái)停止第一絕緣部件51的壓縮時(shí)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(lái)，將參照?qǐng)D6描述用于確保第一絕緣部件51的密封性能的質(zhì)量的方法。適于確保第一絕緣部件51的密封性能的尺寸是在第一絕緣部件51被壓縮之后突出部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，將描述用于計(jì)算尺寸Y的方法。
[0037]首先，通過(guò)從尺寸H減去尺寸G來(lái)計(jì)算第一絕緣部件51被壓縮之后的尺寸F(SP，F(xiàn)=H-G)0尺寸G是從平板部45d的下表面(即，收納部件側(cè)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(cè)的表面)到蓋部件32的下表面(即，收納部件側(cè)的表面)的距離。也就是，第一絕緣部件51被壓縮之后的尺寸F是在壓縮之后從蓋部件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?？深A(yù)先測(cè)量作為平面部45e厚度的尺寸G，或者如果各個(gè)部件的構(gòu)件公差小，則可使用各部件的設(shè)計(jì)尺寸。通過(guò)線性量規(guī)或非接觸式位移傳感器等測(cè)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后測(cè)量，只要是在第一絕緣部件51被壓縮之后即可。
[0038]接下來(lái)，通過(guò)從第一絕緣部件51被壓縮之后的尺寸F減去突出高度D和突出高度E來(lái)計(jì)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(shè)計(jì)尺寸決定。在該示例性實(shí)施例中，形成了平面部45e，但也可通過(guò)不形成平面部45e來(lái)實(shí)現(xiàn)平面部45e的突出高度E為零(S卩，不存在臺(tái)階)的結(jié)構(gòu)。
[0039]在該示例性實(shí)施例中，如上所述地計(jì)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(guò)然后判定該尺寸Y是否在預(yù)定尺寸范圍內(nèi)來(lái)確保第一絕緣部件51的密封性能的質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種密閉型電池的制造方法，所述密閉型電池包括: 發(fā)電元件(20)； 收納部件(31)，所述發(fā)電元件收納在所述收納部件中，并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，并且具有通孔(33)和在所述通孔周圍在所述收納部件側(cè)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(guò)所述通孔，并延伸到所述蓋部件的外部，并且所述集電端子部件的第二端(45a)在所述收納部件的內(nèi)部連接到所述發(fā)電元件；和 第一絕緣部件(51)，所述第一絕緣部件通過(guò)在所述蓋部件的所述收納部件側(cè)介設(shè)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， 所述制造方法的特征在于包括: 用所述蓋部件的所述突出部壓縮所述第一絕緣部件， 測(cè)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(dāng)所述壓縮載荷相對(duì)于所述蓋部件的位置而變化的斜率達(dá)到預(yù)定值(i )時(shí)停止壓縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中 所述密閉型電池還包括設(shè)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(cè)相對(duì)的一側(cè)連接到所述集電端子部件，并具有插孔(47a)， 所述制造方法還包括: 通過(guò)在所述壓縮之后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(jié)合。
【文檔編號(hào)】H01M2/08GK103682186SQ201310388589
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】中村光佑, 大野友寬, 小池將樹 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社