1.本公开涉及密闭电池，特别涉及在封口体以及外装罐的至少一方的内表面焊接有电极引线的密闭电池。
背景技术：2.一直以来，公知的是具备具有电极引线的电极体、收纳电极体的有底筒状的外装罐和堵塞外装罐的开口部的封口体的密闭电池。电极引线包括与正极连接的正极引线、以及与负极连接的负极引线，例如，在圆筒形电池中，正极引线分别与封口体的内表面接合，负极引线分别与外装罐的内表面接合。在专利文献1中公开了电极引线被激光焊接于封口体的内表面的密闭电池。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：jp特开2007-234276号公报
技术实现要素：6.发明所要解决的课题
7.然而，优选电极引线相对于封口体等的接合部分牢固地进行接合以使得电极引线不会由于振动、冲击而脱落。此外，由于不仅抑制接合力而且还抑制电阻发热，因而需要确保某种程度的接合面积。
8.为了确保电极引线相对于封口体等的接合面积，只要增大引线的宽度即可，但在这种情况下，存在电池的能量密度降低这样的问题。此外，电极引线的刚性变高而难以变形，因而如果将引线加宽，特别是在具备卷绕型的电极体的圆筒形电池中，有时容易在电极体中产生歪曲、偏移，电池性能降低。
9.用于解决课题的手段
10.作为本公开的一方式的密闭电池的特征在于，具备：电极体，具有电极引线；有底筒状的外装罐，收纳所述电极体；和封口体，堵塞所述外装罐的开口部，其中，所述电极引线与所述封口体以及所述外装罐中的至少一方的内表面被能量束焊接，在所述密闭电池中，所述电极引线包括与所述封口体或者所述外装罐的内表面相接的第1主面和与所述第1主面相反的一侧的第2主面，所述第1主面与所述第2主面形成为不平行。
11.发明效果
12.根据本公开的一方式，能够提供一种能在不采用宽幅的电极引线的情况下扩大电极引线相对于封口体等的接合面积的密闭电池。
附图说明
13.图1为作为实施方式的一例的密闭电池的剖视图。
14.图2为作为实施方式的一例的封口体以及电极引线的立体图。
15.图3为表示图2中的aa线截面的一部分的图。
16.图4为作为实施方式的另一例的电极引线的宽度方向剖视图。
17.图5为表示作为实施方式的另一例的电极引线的宽度方向剖视图。
具体实施方式
18.以下，对本公开的实施方式的一例详细地进行说明。以下，例示了卷绕型的电极体14被收纳到有底圆筒形状的外装罐16的圆筒形电池，作为本公开相关的密闭电池的实施方式的一例，但电池也可以是具备方形的外装罐的方形电池。此外，电极体也可以是多个正极和多个负极隔着分隔件被交替地层叠而构成的层叠型。本说明书中，为了便于说明，将封口体17侧设为“上”，将外装罐16的底部侧设为“下”进行说明。
19.图1为作为实施方式的一例的密闭电池10的剖视图。如图1所示那样，密闭电池10具备电极体14、收纳电极体14的有底筒状的外装罐16和堵塞外装罐16的开口部的封口体17。此外，在外装罐16中收纳有电解质。电极体14包括正极11、负极12、介于正极11以及负极12之间的分隔件13，具有正极引线20以及负极引线21作为电极引线。电极引线一般由与电极的芯体相比具有厚度的长条状的金属板构成。此外，电极体14具有正极11和负极12隔着分隔件13被卷绕而构成的卷绕构造。
20.电解质也可以是水系电解质、非水电解质的任意者。适合的密闭电池10的一例为包括锂离子电池等的非水电解质的非水电解质二次电池。非水电解质例如包括非水溶剂和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水溶剂采用酯类、醚类、腈类、酰胺类以及它们中的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有将这些溶剂的氢的至少一部分由氟等卤素原子进行了取代而得到的卤素取代物。另外，非水电解质并不限于液体电解质，也可以是固体电解质。电解质盐适用例如lipf6等锂盐。
21.电极体14具有长条状的正极11、长条状的负极12、长条状的2片分隔件13、与正极11连接的正极引线20和与负极12连接的负极引线21。为了抑制锂的析出，负极12以比正极11大一圈的尺寸形成。即、负极12与正极11相比在长边方向以及短边方向(上下方向)上形成得较长。2片分隔件13至少以比正极11大一圈的尺寸形成，例如配置为夹着正极11。
22.正极11具有正极芯体和在正极芯体的两面设置的正极合剂层。正极芯体中能够采用铝、铝合金等在正极11的电位范围稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的膜等。正极合剂层包括正极活性物质、乙炔黑等导电剂以及聚偏二氟乙烯(pvdf)等粘合剂。能够通过在正极芯体上涂敷包括正极活性物质、导电剂以及粘合剂等的正极合剂浆料，使涂膜干燥之后，进行压缩并在正极芯体的两面形成正极合剂层，由此制作正极11。
23.正极活性物质采用例如锂过渡金属复合氧化物。作为在锂过渡金属复合氧化物中含有的金属元素，可举出ni、co、mn、al、b、mg、ti、v、cr、fe、cu、zn、ga、sr、zr、nb、in、sn、ta、w等。适合的锂过渡金属复合氧化物的一例为含有ni、co、mn的至少1种的锂金属复合氧化物。作为具体例，可举出含有ni、co、mn的复合氧化物、含有ni、co、al的复合氧化物。
24.负极12具有负极芯体和在负极芯体的两面设置的负极合剂层。负极芯体能采用铜、铜合金等在负极12的电位范围稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的膜等。负极合剂层包括负极活性物质以及苯乙烯丁二烯橡胶(sbr)等粘合剂。能够通过在负极芯体上涂敷包括负极活性物质以及粘合剂等的负极合剂浆料，使涂膜干燥之后，进行压缩并在负极芯
体的两面形成负极合剂层，由此制作负极12。
25.在负极活性物质中采用例如鳞片状石墨、块状石墨、土状石墨等天然石墨、块状人造石墨、石墨化中间相碳微球等人造石墨等碳系活性物质。负极活性物质也可以采用si、sn等与锂进行合金化的金属、含有该金属的合金、含有该金属的化合物等，这些物质也可与碳系活性物质并用。
26.在电极体14的上下分别配置绝缘板18、19。在图1所示的例子中，安装于正极11的正极引线20通过绝缘板18的贯通孔延伸到封口体17侧，安装于负极12的负极引线21通过绝缘板19的外侧延伸到外装罐16的底部侧。正极引线20被焊接到封口体17的朝向电池的内侧的内表面，封口体17成为正极外部端子。负极引线21被焊接到外装罐16的底部内表面，外装罐16成为负极外部端子。另外，负极引线21也可以连接到封口体17的内表面，在该情况下，封口体17成为负极外部端子。
27.外装罐16例如为有底圆筒形状的金属制容器。在外装罐16与封口体17之间设置树脂制的垫圈28。通过垫圈28堵塞外装罐16与封口体17的间隙，电池内部被密闭。此外，外装罐16例如具有通过从侧面部的外侧的旋压加工而形成在侧面部的、对封口体17进行支承的槽部22。槽部22优选沿着外装罐16的周向形成为环状，由其上表面对封口体17进行支承。外装罐16的上端部被弯曲到罐的内侧并被铆接于封口体17的边缘部。
28.封口体17具有从电极体14侧依次层叠有内部端子板23、下阀体24、绝缘部件25、上阀体26以及盖27的构造。构成封口体17的各部件例如具有圆板形状或者环形状，除绝缘部件25之外的各部件被互相电连接。下阀体24和上阀体26由各个中央部连接，绝缘部件25介于各个边缘部之间。如果电池的内压由于异常发热而上升，则通过下阀体24变形并破裂以使得将上阀体26推压到盖27侧，从而下阀体24与上阀体26之间的电流路径被切断。如果内压进一步上升，则上阀体26破裂，气体从盖27的开口部27a排出。
29.在本实施方式中，在与负极12对应的部分形成的正极11的芯体露出部焊接正极引线20，在电极体14的内部插入正极引线20，但也可以使正极芯体的一部分向上方突出而形成正极极耳，将正极引线20与该正极极耳焊接。
30.以下，参照图2以及图3对正极引线20的结构以及正极引线20相对于封口体17的接合方式详细地进行说明。图2为封口体17以及正极引线20的立体图、图3为图2中的aa线截面的一部分的图。进而，在图3中，示出封口体17的下表面23b的仰视时的焊接部40。
31.如图2以及图3所示那样，正极引线20与封口体17的构成部件中的位于最靠电池的内侧的内部端子板23的下表面23b焊接。正极引线20包括与内部端子板23的下表面23b相接的第1主面30、与第1主面30相反的一侧的第2主面31和沿着引线的厚度方向的侧面32、33。而且，在第1主面30与下表面23b相接的部分的至少一部分形成将第1主面30与下表面23b接合的焊接部40。另外，在内部端子板23形成多个开口23a。因此，焊接部40形成为与开口23a无关。
32.正极引线20由带状的金属制部件构成。构成正极引线20的金属没有被特别限定，但作为一例，可举出铝。正极引线20例如横跨全长具有一定的宽度，从正极11的上端延伸出的前端部分沿着内部端子板23的下表面23b地弯曲(参照图1)。此外，内部端子板23由形成开口23a的圆板状的金属板构成。构成内部端子板23的金属没有被特别限定，但作为一例可举出铝。下表面23b的焊接正极引线20的部分是平坦的。
33.正极引线20被能量束焊接到内部端子板23的下表面23b。在此，所谓能量束焊接为以下那样的焊接法，即在将正极引线20配置在内部端子板23的下表面23b上的状态下，从正极引线20的第2主面31侧照射能量束，从而使正极引线20以及内部端子板23熔融并进行接合。因而，在正极引线20以及内部端子板23中，存在在金属熔融之后，再次凝固的熔融痕41。另外，焊接部40为第1主面30与下表面23b进行接合的部分且为熔融痕41的一部分。
34.作为形成焊接部40的能量束，可举出激光、电子束等。其中，优选使用激光。如果为能够焊接正极引线20的激光则激光的种类不被特别地限定，例如，可举出yag激光、co2激光、yvo4激光、半导体(ld)激光等。激光需要相对于正极引线20的第2主面31大致垂直地进行照射。另外，如果激光相对于第2主面31倾斜地进行入射，则由第2主面31反射地激光增加而能量损失变多、难以形成焊接部40。以下，作为能量束，以激光为例进行说明。
35.在正极引线20中，第1主面30与第2主面31形成为不平行。图3所示的正极引线20的宽度方向截面的形状为接近三角形状的四角形状，且侧面33的长度与侧面32的长度相比大幅度地变短。另外，侧面32、33形成为互相平行，与第1主面30正交，并相对于内部端子板23的下表面23b垂直地配置。
36.如果在正极引线20的宽度方向截面，将沿着第1主面30的虚拟线设为α、将沿着第2主面31的虚拟线设为β，则虚拟线α、β为不平行，且在较短一方的侧面33的前方相交。在图3所示的例子中，第2主面31的整体不平行于第1主面30。而且，第2主面31的整体相对于第1主面30相接的内部端子板23的下表面23b倾斜。
37.如上所述，正极引线20被激光焊接到内部端子板23的下表面23b，但此时需要将激光相对于第2主面31大致垂直地照射而抑制激光的反射。根据正极引线20，由于第一主面30和第二主面31不平行，因此当激光垂直于第二主面31照射时，激光相对于第一主面30与下表面23b相接的部分倾斜地入射。通过该倾斜地入射的激光，与采用了第1主面和第2主面平行的现有的电极引线的情况相比，能扩大焊接部40的面积。
38.在本实施方式中，在内部端子板23的下表面23b形成的熔融痕41(即、焊接部40)的沿着虚拟线α的长度l1比在正极引线20的第2主面31形成的熔融痕41的沿着虚拟线β的长度l2长。另外，在采用了现有的电极引线的情况下，长度l1、l2大致相等。即、本实施方式中，通过相对于第1主面30与下表面23b相接的部分倾斜地入射的激光，与现有的采用了电极引线的情况相比焊接部40扩大。
39.激光相对于正极引线20的第2主面31的照射点的形状(熔融痕41的形状)不被特别限定，也可以是大致正圆状(参照图2)，也可以是在正极引线20的宽度方向上较长的线状。例如，通过将激光沿着正极引线20的宽度方向扫描，从而能够在宽度方向上形成长的焊接部40。一般来说，激光的照射面积越大，焊接部40的面积越大。在激光相对于第2主面31的照射面积相同的情况下，通过采用正极引线20，与采用了现有的电极引线的情况相比，能够增大焊接部40。
40.在正极引线20的宽度方向截面中，沿着第1主面30的虚拟线α与沿着第2主面31的虚拟线β所构成的角度θ1、即第2主面31相对于内部端子板23的下表面23b的倾斜角度没有被特别地限定，但优选为5
°
以上，更优选为10
°
以上。角度θ1越大，则上述的长度l1相对于长度l2的扩大倍率越大。
41.角度θ1的上限值例如为45
°
。在卷绕型的电极体14的情况下，如果使角度θ1变得过
大，则有时在电极体14产生歪曲、偏移。另外，在正极引线20的与正极11连接的部分也可以平行地形成第1主面30和第2主面31，正极引线20的与内部端子板23焊接的前端部不平行地形成第1主面30与第2主面31。在该情况下，即使增大角度θ1也不会产生上述那样的问题。也可以在正极引线20仅在前端部设置其它的金属部件，将第1主面30与第2主面31设为不平行。
42.角度θ1的适合的范围的一例为1～45
°
，更优选为5～45
°
、或者5～30
°
、或者10～30
°
。在图3所示的例子中，第1主面30(虚拟线α)与侧面32所构成的角度θ2为约90
°
，正极引线20的宽度方向截面的形状为大致直角三角形状。在角度θ2为直角的情况下，第2主面31(虚拟线β)与侧面32所构成的角度θ3例如为45～89
°
，优选为45～75
°
、或者50～75
°
、或者50～70
°
。
43.优选正极引线20的最大厚度t2相对于最小厚度t1的比率(t2/t1)为0＜t2/t1≤100。在图3所示的例子中，侧面32的长度相对于侧面33的长度的比率与t2/t1相等。正极引线20的最大厚度t2例如为1mm，从电池的能量密度提高等观点出发，优选为0.7mm，更优选为0.5mm。此外，正极引线20的最小厚度t1例如为0.01mm，从抑制电阻发热、确保强度等观点出发，优选为0.05mm以上，更优选为0.1mm以上。
44.图4以及图5为作为实施方式的另一例的正极引线20x、20y的宽度方向剖视图。以下，对与上述实施方式相同的构成要素采用相同的符号并省略重复的说明。在图3所示的正极引线20中，第1主面30与侧面32正交，角度θ2、θ3不同，但在图4所示的正极引线20x中，第1主面30与侧面32x不正交，角度θ2、θ3大致相同。正极引线20x形成为第1主面30与第2主面31x大致相交，其宽度方向截面的形状为大致等腰三角形状。在该情况下，沿着第1主面30的虚拟线α与沿着第2主面31x的虚拟线β所构成的角度θ1例如为1～45
°
，更优选为5～45
°
、或者5～30
°
、或者10～30
°
。
45.此外，如图5所示那样，在第2主面31y也可以包括与第1主面30不平行的斜面和与第1主面30平行的平面。另外，优选斜面部分形成为比平面部分大的面积。在图5所示的正极引线20y中，角度θ2、θ3大致相同，正极引线20y的宽度方向截面的形状为五边形状。在该情况下，沿着第1主面30的虚拟线α与沿着第2主面31y的斜面部分的虚拟线β所构成的角度θ1例如为1～45
°
，更优选为5～45
°
、或者5～30
°
、或者10～30
°
。
46.如上所述，通过采用具备上述的结构的正极引线20、20x、20y，从而与采用了第1主面和第2主面平行的现有的电极引线的情况相比，能够增大正极引线20相对于内部端子板23的接合面积。
47.另外，除了正极引线20之外，或者也可以代替正极引线20而不平行地形成负极引线21的第1主面和第2主面，在负极引线21适用上述的正极引线20的结构。
48.符号说明
49.10密闭电池、11正极、12负极、13分隔件、14电极体、16外装罐、17封口体、18、19绝缘板、20正极引线、21负极引线、22槽部、23内部端子板、23a、27a开口、23b下表面、24下阀体、25绝缘部件、26上阀体、27盖、28垫圈、30第1主面、31第2主面、32、33侧面、40焊接部、41熔融痕、α、β虚拟线、θ1、θ2、θ3角度。
技术特征：1.一种密闭电池，具备：电极体，具有电极引线；有底筒状的外装罐，收纳所述电极体；和封口体，堵塞所述外装罐的开口部，其中，所述电极引线与所述封口体以及所述外装罐中的至少一方的内表面被能量束焊接，在所述密闭电池中，所述电极引线包括与所述封口体或者所述外装罐的内表面相接的第1主面和与所述第1主面相反的一侧的第2主面，所述第1主面与所述第2主面形成为不平行。2.根据权利要求1所述的密闭电池，其中，在所述电极引线的宽度方向截面中，沿着所述第1主面的虚拟线α与沿着所述第2主面的虚拟线β所构成的角度θ为1～45
°
。3.根据权利要求1或2所述的密闭电池，其中，所述电极引线的最大厚度t2相对于最小厚度t1的比率(t2/t1)为0＜t2/t1≤100。
技术总结本公开的目的在于提供一种能在不采用宽幅的电极引线的情况下扩大电极引线相对于封口体等的接合面积的密闭电池。作为实施方式的一例的密闭电池具备：电极体(14)，具有电极引线(20)；有底筒状的外装罐(16)，收纳电极体；和封口体(17)，堵塞外装罐的开口部。电极引线与封口体的内表面被能量束焊接。此外，电极引线包括与封口体的内表面相接的第1主面(30)和与第1主面相反的一侧的第2主面(31)，第1主面和第2主面形成为不平行。第2主面形成为不平行。第2主面形成为不平行。
技术研发人员：奥谷仰
受保护的技术使用者：三洋电机株式会社
技术研发日：2021.03.12
技术公布日：2022/11/1
