方型电池的制作方法

1.本发明涉及方型电池。


背景技术：

2.一般情况下，锂离子二次电池等电池具备：通过使正极与负极以绝缘的状态层叠而成的电极体；和收容该电极体的电池壳体。作为这种电池的一个形态，已知有使用了六面体形状(箱形)的电池壳体的方型电池。作为与方型电池有关的现有技术文献，例举专利文献1～4。
3.例如，在专利文献1中，记载了一种方型电池的制造方法，其包含如下的工序，即：对四角被固定的具有
“ロ”
字型的开口部的电池壳体主体进行制造的工序；准备电极体，将其安装于平板状的封口板的工序；将带有封口板的电极体从
“ロ”
字型的开口部收容于电池壳体主体的内部的工序；以及将封口板与电池壳体主体的开口部接合来密封电池壳体的工序。
4.专利文献1：日本专利申请公开第2017－107773号公报
5.专利文献2：日本专利申请公开第2004－103368号公报
6.专利文献3：日本专利申请公开第平10－21890号公报
7.专利文献4：日本专利申请公开第2002－198011号公报
8.通常，对于电极体而言，从提高体积能量密度的观点考虑，在能够插通的范围内将电池壳体的开口部形成为尽可能大的尺寸。然而，对于带有封口板的电极体而言，在与电池壳体主体对置的部分，电极体的构成部件成为未受保护的状态。例如，正极与负极层叠而成的层叠面变得裸露、或是仅被薄的绝缘膜覆盖。因此，若想要在制造了电池壳体主体后从
“ロ”
字型的开口部插入电极体，则有可能电极体会卡在开口部而难以插入、或者电极体被损坏。


技术实现要素：

9.本发明是鉴于上述状况而提出的，其提供一种提高了电极体的保护性的方型电池。
10.本发明提供一种方型电池，该方型电池具备：通过使正极与负极以绝缘的状态层叠而成的电极体；以及收容上述电极体的六面体形状的电池壳体。上述电池壳体由如下部件构成：壳体主体，其为大致
“コ”
字型，具备矩形状的底面、和一对长侧面，该一对长侧面与上述底面一体设置，以矩形状的上述底面的长边作为一边，并且相互对置；以及盖体，其为大致
“コ”
字型，具备与上述底面对置的上盖、和一对短侧面，该一对短侧面与上述上盖一体设置，夹在一对上述长侧面之间，并且相互对置。上述电极体安装于上述盖体。在上述方型电池中，上述壳体主体与上述盖体相互接合，从而形成为上述电极体被收容于上述电池壳体的内部的状态。
11.在上述结构中，安装于盖体的电极体的一对面被与盖体一体设置的短侧面覆盖。
该短侧面例如在将电极体插入壳体主体而使壳体主体与盖体成为一体时，能够作为电极体的插入引导部而发挥功能。另外，作为防止壳体主体与电极体干涉来保护电极体的保护部件而发挥功能。由此，在制造过程中，电极体难以损伤，能够提高电极体的保护性。
12.作为此处公开的方型电池的优选的一个方式，上述盖体是将一张平板折弯而成的折弯加工品。由此，能够提高材料的合格率，并能够提高生产性、效率性。因此，能够减少制造成本。
13.作为此处公开的方型电池的优选的一个方式，上述壳体主体是将一张平板折弯而成的折弯加工品。由此，能够提高材料的合格率，并能够提高生产性、效率性。因此，能够减少制造成本。
14.作为此处公开的方型电池的优选的一个方式，上述电极体以通过使上述正极与上述负极层叠而成的层叠面与上述盖体的上述短侧面对置、且不与上述壳体主体的上述长侧面对置的方式，被收容于上述电池壳体。通过以与盖体一体设置的短侧面覆盖电极体的层叠面，从而能够适当地防止层叠面的损伤。
附图说明
15.图1是一实施方式所涉及的方型电池的示意性的立体图。
16.图2是沿着图1的ii－ii线的示意性的纵剖视图。
17.图3是图1的方型电池的示意性的分解立体图。
18.附图标记的说明
19.10
…
电池壳体；12
…
壳体主体；12d
…
底面；12w
…
长侧面；14
…
盖体；14n
…
短侧面；14u
…
上盖；20
…
电极体；20a
…
电极体组件；30
…
正极外部端子；40
…
负极外部端子；50
…
注液孔；100
…
方型电池。
具体实施方式
20.以下，参照附图对此处公开的技术的优选的实施方式进行说明。此外，对于在本说明书中特别提及的事项以外的、实施本发明所必须的事项(例如，并非本发明的特征的电池的一般的结构以及制造工序)来说，可以当做基于本领域的现有技术的本领域技术人员的惯用手段来理解。本发明可以基于本说明书中公开的内容和本领域的技术常识来实施。
21.此外，在本说明书中，“电池”是指能够取出电能的蓄电装置的整体上的术语，为包含一次电池和二次电池的概念。另外，在本说明书中，“二次电池”是指能够反复充放电的蓄电装置的整体上的术语，为包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)、和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。
22.图1是方型电池100的示意性的立体图。图2是沿着图1的ii－ii线的示意性的纵剖视图。图3是方型电池100的示意性的分解立体图。
23.如图2所示，方型电池100具备电池壳体10、和收容于电池壳体10的内部的电极体20。虽然省略了图示，但在这里，方型电池100还具备收容于电池壳体10的内部的电解质。此外，附图中的附图标记w表示长边方向，附图标记d表示与长边方向正交的厚度方向。但是，这些方向只不过是为了方便说明，并不限定方型电池100的设置方式。以下，依次对各构成要素进行说明。
24.电池壳体10是收容电极体20的容器。这里，电池壳体10被气密地密封。典型而言，电池壳体10是铝、铝合金、不锈钢等金属制的壳体。如图1所示，电池壳体10的外形是六面体形状(这里为立方体形状)。电池壳体10在长边方向w上具有线对称的形状。电池壳体10具有：矩形状(长方形)的底面12d；相互对置的一对长侧面12w；相互对置且宽度比长侧面12w窄的一对短侧面14n；以及与底面12d对置的上盖14u。此外，在本说明书中，“矩形状”例如是包含直线状的长边与短边经由曲线而相互接合的形状、长边以及短边的至少一方不是直线状，而是弯曲或凹凸或屈曲而由多个直线或者曲线构成的形状等的术语。
25.一对长侧面12w分别沿着长边方向w延伸。一对长侧面12w分别是以矩形状的底面12d的长边作为一边的侧面。一对短侧面14n夹在一对长侧面12w之间。一对短侧面14n分别沿着厚度方向d延伸。一对短侧面14n分别是以矩形状的底面12d的短边作为一边的侧面。如图3所示，电池壳体10通过将壳体主体12与盖体14这两个部件组合而构成。对此进行详细的说明。
26.壳体主体12构成电池壳体10的底面12d和一对长侧面12w。壳体主体12如图3所示是三面结构。壳体主体12构成为能够在其内部、即在由底面12d和一对长侧面12w包围的空间，收容后述的电极体20整体的大小以及形状。底面12d是矩形状(长方形)。这里，一对长侧面12w是矩形状(长方形)。这里，一对长侧面12w是相同的形状以及相同的尺寸。但是，一对长侧面12w也可以构成为形状以及/或者尺寸相互不同。在壳体主体12的长边方向w的两端，分别形成有大致
“コ”
字型的端面12e。
27.这里，壳体主体12是折弯加工品。长侧面12w从底面12d向上方折弯延伸。这里，壳体主体12以一对长侧面12w从底面12d垂直地立起的方式成形。底面12d与一对长侧面12w所成的角分别为90
°
。在壳体主体12中，与底面12d对置的面被开口(敞开)。壳体主体12是大致
“コ”
字型。此外，在本说明书中，“大致
コ
字型”例如是指像
“コ”
字型、u字型那样四方中的三方(这里，是底面12d和长侧面12w)封闭，一方开口的形状的整体上的术语。因此，底面12d与长侧面12w所成的角可以不是直角，例如也可以是锐角、钝角。
28.一对长侧面12w分别从底面12d延伸，并与底面12d一体设置。此外，在本说明书中，“长侧面12w与底面12d一体设置”是指在长侧面12w与底面12d之间未形成有接缝(接合部)，长侧面12w与底面12d连续设置的术语。因此，在方型电池100中，由于在底面12d与长侧面12w的边界未形成接合部(例如焊接接合部)，从而能够确认长侧面12w与底面12d一体设置。
29.盖体14构成有电池壳体10的一对短侧面14n和上盖14u。盖体14如图3所示是三面结构。这里，一对短侧面14n是矩形状(长方形)。这里，一对短侧面14n是相同的形状以及相同的尺寸。但是，对于一对短侧面14n而言，形状以及/或者尺寸也可以相互不同。上盖14u是矩形状(长方形)。上盖14u是与底面12d相同的形状以及相同的尺寸。在盖体14的厚度方向d的两端，分别形成有大致
“コ”
字型的端面14e。
30.这里，盖体14是折弯加工品。短侧面14n从上盖14u向下方折弯延伸。这里，盖体14以一对短侧面14n从上盖14u垂直地立起的方式成形。上盖14u与一对短侧面14n所成的角分别为90
°
。但是，上盖14u与短侧面14n所成的角可以不是直角，例如也可以是锐角、钝角。盖体14为大致
“コ”
字型。
31.一对短侧面14n分别从上盖14u延伸，并与上盖14u一体设置。此外，在本说明书中，“短侧面14n与上盖14u一体设置”是指在短侧面14n与上盖14u之间未形成有接缝(接合部)，
短侧面14n与上盖14u连续设置的术语。因此，在方型电池100中，由于在短侧面14n与上盖14u的边界未形成接合部(例如焊接接合部)，从而能够确认短侧面14n与上盖14u一体设置。
32.如图1以及图2所示，在电池壳体10的上表面、即上盖14u，安装有正极外部端子30和负极外部端子40。正极外部端子30经由后述的正极集电板23(参照图2)与电极体20的正极电连接。负极外部端子40经由后述的负极集电板25(参照图2)与电极体20的负极电连接。在上盖14u还设置有注液孔50。注液孔50是用于将液状的电解质(电解液)注入至电池壳体10的内部的贯通孔。在注液孔50，在注入电解液后安装有未图示的帽。注液孔50通过帽被气密地密封。
33.在方型电池100中，壳体主体12的端面12e与盖体14的端面14e相互接合(例如焊接接合)。详细而言，在从短侧面14n侧进行观察的侧面视时，在短侧面14n的外缘部分、具体而言在底面12d与短侧面14n的边界、以及一对长侧面12w与短侧面14n的边界，形成有大致
“コ”
字型的接合部(例如焊接接合部)。另外，在从长侧面12w侧进行观察的侧面视时，在长侧面12w的外缘部分、具体而言在上盖14u与长侧面12w的边界、以及一对短侧面14n与长侧面12w的边界，形成有大致
“コ”
字型的接合部(例如焊接接合部)。
34.电极体20收容于电池壳体10的内部。电极体20与以往相同即可，没有特别的限制。虽未图示，但电极体20典型而言分别具有多个正极和负极。正极具备正极集电体、以及固定于正极集电体并包含正极活性物质的正极活性物质层。负极具备负极集电体、以及固定于负极集电体并包含负极活性物质的负极活性物质层。这里，电极体20是将带状的正极与带状的负极以绝缘的状态卷绕而成的扁平的卷绕电极体。对于卷绕电极体而言，例如可以通过使带状的正极与带状的负极经由带状的隔板而重叠，在卷绕轴方向上(这里，与长边方向w相同)进行卷绕后，从侧面方向压压扁，由此来制作卷绕电极体。但是，电极体20也可以是将方型(典型而言为矩形状)的正极与方型(典型而言为矩形状)的负极以绝缘的状态层叠而成的层叠电极体。
35.如图2所示，在电极体20的长边方向的w的中央部分，形成有正极活性物质层与负极活性物质层以绝缘的状态层叠而成的层叠部分。另一方面，在电极体20的长边方向的w的左端部，从层叠部分露出有正极集电体的未形成正极活性物质层的一部分(正极集电体露出部)22。在正极集电体露出部22，设置有正极集电板23。正极集电板23与正极外部端子30电连接。另外，在电极体20的长边方向的w的右端部，从层叠部分露出有负极集电体的未形成负极活性物质层的一部分(负极集电体露出部)24。在负极集电体露出部24，设置有负极集电板25。负极集电板25与负极外部端子40电连接。
36.电极体20安装于盖体14。电极体20具有大致长方体形状的外形。电极体20收纳于由上盖14u和一对短侧面14n包围的空间。电极体20的卷绕轴方向的两端面与盖体14的一对短侧面14n对置。电极体20的卷绕轴方向的两端面不与壳体主体12的一对长侧面12w对置。电极体20的外周面与壳体主体12的一对长侧面12w对置。电极体20的卷绕轴方向的端面是正极与负极层叠而成的层叠面的一个例子。
37.电极体20的表面可以一部分或者全体被绝缘膜覆盖。绝缘膜是防止电极体20与电池壳体10的直接接触(导通)的部件。绝缘膜的材质、形状等与以往相同即可，没有特别的限制。绝缘膜例如也可以是聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)等树脂制的膜。绝缘膜的形状例如可以是以能够收容电极体20的方式一面开口的袋状，可以是筒状，也可以是片状。
38.电解液收容于电池壳体10的内部。电解液与以往相同即可，没有特别的限制。电解液也可以是在有机溶剂(非水溶剂)中含有锂盐等支持盐的非水电解液。
39.如图3所示，这样的方型电池100例如能够通过包含如下工序的制造方法来制造，即：壳体主体12的准备工序；具备盖体14和电极体20的电极体组件20a的制作工序；以及壳体主体12与电极体组件20a的接合工序。
40.在壳体主体12的准备工序中，准备构成电池壳体10的壳体主体12。壳体主体12例如可以通过将方型(典型而言为矩形状)的一张平板与电极体20的尺寸相配合地折弯，从而使底面12d与长侧面12w成形来准备。
41.在电极体组件20a的制作工序中，准备电极体组件20a。电极体组件20a是将构成电池壳体10的盖体14与电极体20一体化而成的单元。具体而言，例如首先准备盖体14。盖体14例如可以通过将方型(典型而言为矩形状)的一张平板与壳体主体12的尺寸相配合地折弯，从而使短侧面14n与上盖14u成形来准备。接下来，在盖体14安装正极集电板23、正极外部端子30、负极集电板25、以及负极外部端子40。接下来，将电极体20例如以卷绕轴方向沿着长边方向w那样的朝向，插入至由盖体14的上盖14u和一对短侧面14n包围的空间。由此，典型而言，电极体20的整体被收纳于由上盖14u和一对短侧面14n包围的空间。
42.接下来，将正极集电板23焊接到电极体20的正极集电体露出部22。由此，电极体20的正极经由正极集电板23与正极外部端子30电连接。另外，将负极集电板25焊接到电极体20的负极集电体露出部24。由此，电极体20的负极经由负极集电板25与负极外部端子40电连接。通过以上那样，能够使盖体14与电极体20一体化来制造电极体组件20a。
43.在壳体主体12与电极体组件20a的接合工序中，将壳体主体12与电极体组件20a组合。例如，首先，通过机器人臂等将电极体组件20a搬运至壳体主体12的上方，然后从壳体主体12的上方插入电极体组件20a。由此，将电极体20收容于壳体主体12的内部、即由底面12d和一对长侧面12w包围的空间。接下来，将壳体主体12与盖体14的边界部分(接缝)接合。接合方法与以往相同即可，没有特别的限制。接合例如能够通过激光焊接等进行。由此，在壳体主体12与盖体14的边界部分形成接合部，能够将壳体主体12与盖体14接合。此外，这里，在接合工序后，从注液孔50注入电解液，然后用帽将注液孔50密封。通过以上那样，能够制造方型电池100。
44.在方型电池100中，盖体14与电极体20成为一体而构成电极体组件20a。即，在盖体14安装电极体20，并且与上盖14u一体设置的短侧面14n覆盖电极体20的一对面。短侧面14n例如在使壳体主体12与盖体14成为一体时，能够作为电极体20的插入引导部而发挥功能。另外，短侧面14n作为防止壳体主体12与电极体20干涉来保护电极体20的保护部件而发挥功能。因此，能够提高壳体插入时的插入性、保护性。并且，例如当搬运电极体组件20a的机器人臂等从短侧面14n侧碰撞而对电极体20施加了一些冲击的情况下，短侧面14n能够作为缓和上述冲击的缓冲部件而发挥功能。因此，能够提高电极体组件20a的搬运时的保护性。由此，与以往的方法相比，在制造过程中，电极体20不易受到损伤，能够提高电极体20的保护性。
45.除此之外，在方型电池100中，通过使电池壳体10由壳体主体12和盖体14这两个部件构成，从而例如与将上盖14u和短侧面14n作为分体部件而合计由四个部件构成的情况相比，可以相对地减少接合部位。由此，能够提高电池壳体的强度。例如，在用于车辆驱动用的
高输出电源等那样的用途中，广泛使用有将多个方型电池100以长侧面12w对置的方式排列，并利用约束夹具将其约束的电池组。方型电池100即使在如此地被从长侧面12w侧施加约束力的情况下也难以变形。其结果是，能够提高方型电池100以及具备方型电池100的电池组的可靠性。
46.方型电池100能够应用于各种用途，但特别优选用作能量密度高的大型的(大容量的)电池。作为合适的用途，例如举出搭载于电动汽车(ev)、混动汽车(hv)、插电式混动汽车(phv)等车辆的马达用的动力源(车辆驱动用的电源)。
47.以上，对本发明的具体例子进行了详细的说明，但上述实施方式只不过是例示，并不限定权利要求书。在权利要求书所记载的技术中，包括对以上例示的具体例子进行各种变形、变更后的例子。