方形电池制造技术

一种方形电池，可缩小充电时电池壳侧面的膨胀，在容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件中，在电池元件的层叠面或与扁平面平行的电池壳侧面的至少一个面上设有凹部，该凹部是将至少在电池壳底面侧的端部没有台阶的倾斜面与平面部结合而成的凹部。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及方形电池，特别是关于将通过隔板使正极与负极对峙并卷绕而制成的电池元件容纳在方形电池壳中并进行密闭的方形电池，更详细地说，是关于锂离子电池等的密闭形方形电池。
技术介绍
作为小型电子机器的电源，使用各种电池。作为携带电话、笔记本电脑、条码器(カムコ一ダ)等的电源，使用小型、大容量的密闭形电池的锂离子二次电池等的非水电解液电池。这种非水电解液电池使用的结构有圆筒形、方形。作为小型电子机器电源使用的锂离子电池中，采用的结构是，在正极集电体与负极集电体上分别涂敷活性物质之后，将隔板装在两者之间，将其卷绕并容纳、密闭在电池壳内。使用电池的机器一般具有立方体形状的电池容纳部，作为容纳于这样的电池容纳部内的电池，对于圆筒状电池来说，存在着无效容积大的问题。进一步，圆筒型电池的直径因电池容纳部分的厚度而受到了限制，因此，在小型或薄型机器中，使用厚度薄的方柱状方形电池。在这样的电池中，存在着在电池充电、放电时，随着作为活性物质使用的物质的变化，电池的电极厚度变化的问题。例如，锂离子电池中，在充电时锂注入到负极电极的活性物质的结晶格子中，因此，产生了负极活性物质的膨胀。在以金属制电池壳为外装容器的方形电池中，正极活性物质、负极活性物质的膨胀会使正极电极或负极电极的活性物质的厚度增大，电池壳的侧面不可避免地要膨胀。如果电池壳膨胀度增大，不仅会产生电池向使用电池的机器上的安装困难等问题，而且由于要预料预膨胀，准备空间，因而还会带来无效空间增加等问题。对于镍镉蓄电池等，记载有为了防止初期活性化时电池变形，将与电池外装壳的发电元件接触的侧面做成凹形的方形密闭型电池。例如，在日本特开昭62-126566号公报中记载的电池，在将正极板与负极板通过隔板交替层叠而得到的极板群容纳于电槽中之后，在层叠方向对电槽进行冲压加工，以电槽本身作为端板起作用，将极板群均匀且紧密地压迫在一起。另外，在特开平7-183010号公报中记载的方形密闭电池，在方形外装壳上，在与发电元件的端板接触的侧面上预先形成凹部，将发电元件插入形成有凹部的外装壳中。图6是为了防止以往电池壳变形的电池壳说明图，是特开平7-183010号公报所记载的电池制造方法的说明图。图6(A)是用于说明电池壳的透视图。电池壳1的侧面2上形成有凹部3，通过先形成凹部，在将电池元件容纳于电池壳内的情况下，电池元件的端板、即板状的多个电极层叠时的端部的电极保持在因凹部的形成而向内部突出的部分，因而，长侧面里面的电极板的下端部使电池壳底部形成的曲面部崩溃的问题得到了解决。凹部3向电池壳的壳壁面上的形成是在电池壳的内部配置带有凹部的阴模金属模，从电池壳的外部配置带有凸部的阳模金属模并通过冲压成形进行的，然而，在电池壳开口宽度4小的小型或扁平方形电池壳中，通过冲压成形进行成形是非常困难的。也就是说，如图6(B)所示的阴模金属模的透视图那样，在电池壳内配置带有凹部的阴模金属模5，从电池壳外部使用带有与阴模金属模的凹状部6对应的凸状部的阳模金属模进行冲压成形，但是，在冲压成形之后，位于阴模拔出方向7相反方向位置的阴模金属模的壁部8因侧面2上的凹部3的形成而向电池壳内部突出。因此，阴模金属模的拔出是非常困难的。强行拔出时，在电池壳的内部会产生损伤，或者导致电池壳变形。作为装入电池壳内部的金属模，通过使用可分割为多个的金属模，可以考虑分割金属模而取出的方法，但是，在开口宽度4小的电池中，作为金属模使用分割为多个的金属模时，由于金属模机械强度等方面的原因，事实上是不可能实施的。
技术实现思路
本专利技术提供一种方形电池，该方形电池容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件，在电池元件的层叠面或与扁平面平行的电池壳侧面的至少一个面上设有至少在电池壳底面侧的端部没有台阶的凹部。上述方形电池在凹部的电池壳开口部一侧的端部设有台阶。上述方形电池在设置于侧面的凹部的上部，设置有通过内部压力的增大而裂开的薄壁部。上述方形电池中，凹部设有多个。上述方形电池中，在朝向电池壳开口的方向设有多个凹部。本专利技术还提供一种方形电池的制造方法，上述的方形电池是容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件的方形电池，其中，相对于平行于电池元件的扁平面的电池壳侧面，配置在电池壳侧面及电池壳底部侧设有敞开的凹部的阴模金属模，并配置从电池壳的外侧与阴模金属模的凹部嵌合的阳模金属模，进行冲压成形，由此形成凹部，该凹部具有至少在电池壳底面的端部没有台阶的倾斜面。由于在电池壳的侧面形成将至少在电池壳底面侧的端部没有台阶的倾斜面和平面部结合而成的凹部，因此，凹部成形所使用的阴模金属模的取出很容易进行，即使是薄型电池，也不会损伤电池壳，不会引起电池壳变形。使用这样制作的电池壳的电池，通过凹部可防止电池壳侧面的膨胀。附图说明图1是本专利技术方形电池一实施形式的说明图。图2是本专利技术方形电池另一实施形式的说明图。图3是本专利技术方形电池再一实施形式的说明图。图4是本专利技术电池壳成形方法的说明图。图5是本专利技术方形电池制造所使用的阴模金属模例子的说明图。图6是用于防止以往电池壳变形的电池壳说明图。具体实施例方式本专利技术为在电池壳中容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件的方形电池，该方形电池通过在电池壳侧面的至少一个面上形成凹部，即使是电池壳开口宽度小且薄形的电池，也能防止充电时以电池元件的层叠面或垂直于扁平面的方向上的膨胀为原因引起的电池壳的变形，并且对形成凹部的金属模形状进行研究，借助于由板材的传递模塑法的一连串制造工序，可制造出形状及尺寸精度稳定的电池壳。即是说，为了在电池壳侧面形成凹部，作为插入电池壳内部的金属模，在金属模取出方向的相反一侧设有凹部敞开的部分，易于冲压成形后金属模的取出。另外，在本专利技术中，凹部并不限于底部设有平行于电池壳侧面的面的结构，还可以是断面为三角形等的多边形、圆形、椭圆形或其他曲面形状等等。以下参照附图说明本专利技术。图1是本专利技术方形电池一实施形式的说明图。图1(A)是其侧视图，图1(B)是图1(A)中的A-A′向断面图。在容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件的电池壳1的、电池用元件的层叠面或与扁平面平行的侧面2上形成有凹部3，在电池壳1的侧面2上所形成的凹部3的上端部9上形成台阶10。另一方面，在凹部的下端部11不形成台阶，形成光滑的倾斜面12。凹部3的宽度最好是电池壳宽度的30％～90％，并且最好设置在电池壳侧面的中央部。另外，为了防止电池壳的变形，在电池壳角部附近的部分形成凹部比较好。但是，在中央部形成凹部的方法对防止电池元件的变形也是有好处的。另外，在电池壳1的侧面凹部的上端部和开口端部之间，形成有当电池壳内部的压力增大时起释放该内部压力的压力释放阀作用的薄壁部13。在电池壳材料是铝的场合，以此目的形成的薄壁部其厚度最好是0.05～0.2mm，是电池壳宽度的30％～60％。图2是本专利技术方形电池另一实施形式的说明图。图2(A)是其侧视图，图2(B)是图2(A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方形电池，容纳有通过隔板使正极电极与负极电极层叠而成的电池元件或通过隔板将正极电极与负极电极卷绕而制成的扁平状电池元件，其特征是，在电池元件的层叠面或与扁平面平行的电池壳侧面的至少一个面上设有凹部，该凹部由至少在电池壳底面侧的端部没有台阶的倾斜面组成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三宅浩义，高桥昌弘，
申请(专利权)人：日电东金栃木有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]