JP2007066856A - Electrode-connecting structure for storage capacitor cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外装材によって蓄電要素を封止した平面状の蓄電体セルから延出される薄片状の電極端子を接続する蓄電体セルの電極接続構造に関する。 The present invention relates to an electrode connection structure of a power storage cell that connects thin electrode terminals extended from a planar power storage cell in which a power storage element is sealed with an exterior material.
近年、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ等の略平面矩形状をなす扁平な蓄電体セルが実用化され、エネルギー密度の高さ、コンパクト化等から、各種機器の電力源として有望視されている。 In recent years, flat battery cells with a substantially flat rectangular shape, such as lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors, have been put into practical use, and are expected to be promising as power sources for various devices due to their high energy density and compactness. ing.
この種の扁平な蓄電体セルは、内部電極及び電解質層の積層体を、例えばアルミニウム系の金属層の表面を樹脂層によって絶縁コーティングしたシート状のラミネートフィルムによって密閉・封止したものであり、この封止部分から金属の薄片状の電極端子(タブ)が延出されている。 This type of flat battery cell is a laminate of internal electrodes and electrolyte layers sealed and sealed with, for example, a sheet-like laminate film in which the surface of an aluminum-based metal layer is insulated with a resin layer, A metal flaky electrode terminal (tab) is extended from the sealed portion.
このような蓄電体セルを、セル単体或いは複数のセルを集合した組電池としてパッケージ化する場合には、薄片状の電極端子を確実に接続する必要があり、例えば、特許文献1には、複数の電池を積層してモジュール電池とする場合に、電池の電極タブを折り曲げて略L字状とし、積層方向に隣接する電池の、折り曲げ部同士の少なくとも一部を重ね合わせて接続する技術が開示されている。
しかしながら、従来、複数の蓄電体セルを接続するには、特許文献1に開示されているように、互いの電極端子をスポット溶接したり、バスバー等の端子部材を溶接するのが一般的であり、作業工程が面倒であるばかりでなく、一旦、接続を完了すると、接続の変更が困難となる等、制約が多いという問題がある。 However, conventionally, in order to connect a plurality of power storage cells, as disclosed in Patent Document 1, it is common to spot weld each other's electrode terminals or to weld terminal members such as bus bars. Not only is the work process cumbersome, but once the connection is completed, there is a problem that it is difficult to change the connection and there are many restrictions.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蓄電体セルをパッケージ化する際に容易に電極端子を接続することができ、且つ接続変更に対しても自由度の高い蓄電体セルの電極接続構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily connect electrode terminals when packaging a power storage cell, and to connect the electrode of a power storage cell with a high degree of freedom in connection change. Its purpose is to provide a structure.
上記目的を達成するため、本発明による蓄電体セルの電極接続構造は、外装材によって蓄電要素を封止した平面状の蓄電体セルから延出される薄片状の電極端子を接続する蓄電体セルの電極接続構造であって、上記電極端子が挿入されて内壁面に上記電極端子が接触する枠体と、上記枠体内に回転自在に配設され、上記電極端子が接触される回転外周面と上記枠体の上記電極端子が接触する内壁面との間の間隙が回転に伴って増減する回転体と、上記回転体を上記枠体内に支持して上記回転体と一体回転し、上記枠体から突出する一端に螺子が螺設された軸部材と、上記軸部材の一端に螺合されて上記枠体に締結される螺子部材とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electrode connection structure of a power storage cell according to the present invention is a power storage cell that connects thin electrode terminals extending from a planar power storage cell in which a power storage element is sealed with an exterior material. An electrode connection structure, in which the electrode terminal is inserted and the electrode terminal is in contact with an inner wall surface, a rotating outer surface that is rotatably disposed in the frame and is in contact with the electrode terminal, and the above A rotating body in which a gap between the electrode terminals of the frame body and the inner wall surface is increased or decreased with rotation, and the rotating body is supported by the frame body so as to rotate integrally with the rotating body. A shaft member in which a screw is screwed at one end protruding, and a screw member screwed to one end of the shaft member and fastened to the frame body are provided.
本発明による蓄電体セルの電極接続構造は、蓄電体セルをパッケージ化する際に容易に電極端子を接続することができ、且つ接続変更に対しても自由度高く対処することが可能となる。 The electrode connection structure for a power storage cell according to the present invention can easily connect electrode terminals when packaging the power storage cell, and can cope with a change in connection with a high degree of freedom.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図6は本発明の実施の一形態に係わり、図1は蓄電体セルの電極接続構造を示す説明図、図2は電極接続器を示す説明図、図3はナットの締め付けを示す説明図、図4は電気的接続が確保された状態を示す説明図、図5はセルケースの斜視図、図6はセルケースを直列接続した状態を示す説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory view showing an electrode connection structure of a battery cell, FIG. 2 is an explanatory view showing an electrode connector, and FIG. 3 is a nut tightening. FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which electrical connection is ensured, FIG. 5 is a perspective view of the cell case, and FIG. 6 is an explanatory view showing a state in which the cell cases are connected in series.
図1において、符号1は、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の略平面矩形状をなす扁平な蓄電体セルであり、電圧仕様や容量仕様等に応じて所定セル数を接続してパッケージ化し、各種の電源装置、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)等の電源装置等に用いられる。この蓄電体セル1は、平面ラミネート型リチウムイオン二次電池に代表されるように、内部電極及び電解質層の積層体を、例えばアルミニウム系の金属層の表面を樹脂層によって絶縁コーティングしたシート状のラミネートフィルムによって密閉・封止している。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a flat battery cell having a substantially flat rectangular shape such as a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor, and a predetermined number of cells are connected in accordance with voltage specifications and capacity specifications. It is packaged and used in various power supply devices, for example, power supply devices such as electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HEV). As represented by a flat laminate type lithium ion secondary battery, the battery cell 1 is a sheet-like laminate in which an inner electrode and an electrolyte layer are laminated with, for example, an aluminum metal layer surface with a resin layer. Sealed and sealed with a laminate film.
蓄電体セル1の外観構成としては、電解質層及び電極の積層体からなる蓄電要素をラミネートフィルムからなる外装材で包込んで矩形状に形成された蓄電部2、蓄電部2の周囲に外装材をシート状に延設した封止部3、封止部3の両端から露呈される2つの金属製の正,負の電極端子としてのタブ4,4が備えられている。蓄電部2は蓄電体1全体の厚さを規定する最も肉厚な部分であり、タブ4,4は封止部3よりも更に薄く、金属の薄片で形成されている。
As an external configuration of the power storage cell 1, a
以上の蓄電体セル1は、柔軟且つ可撓性を有するセル構造であるため、取扱い上及び保護の観点から、セル単体で或は複数個のセルを積層して所定のケースに収納され、電極接続構造を介してバスバー等の外部端子に接続される。この電極接続構造は、タブ4が挿入される細長の略箱形の端子枠体10と、端子枠体10内に回転自在に支持される回転体15と、回転体15を支持する軸部材としての支持軸16と、支持軸16の一端に螺合されて端子枠体10の端面に締結される螺子部材としてのナット20とを主として構成される電極接続器30によって実現される。
Since the power storage cell 1 has a soft and flexible cell structure, from the viewpoint of handling and protection, the cell alone or a plurality of cells are stacked and stored in a predetermined case, and the electrode It is connected to an external terminal such as a bus bar through a connection structure. This electrode connection structure includes an elongated substantially box-shaped
本形態においては、電極接続器30を構成する主要部材、すなわち、端子枠体10、回転体15、支持軸16、ナット20は、導電性の金属材料で形成されており、端子枠体10の内面と回転体15の外周との間にタブ4を挟み込んで機械的に圧接することにより、電気的な接続が確立される。
In this embodiment, the main members constituting the
詳細には、端子枠体10は、略箱形形状の対向する2つの側面が開口され、対向する2つの側壁11と両端の端面壁12とによる枠体として形成されている。端子枠体10の内部には、多角柱(図1においては、6角柱)の回転体15が収納され、この回転体15の両端から延出される支持軸16が端子枠体10の端面壁12に開口された貫通孔から突出され、回転体15が端子枠体10に回転自在に支持されている。支持軸16は、端子枠体10の端面壁12から突出する端部の一方に雄螺子が設けられてナット20が螺合され、対向する端面壁12から突出される他方が自由端とされる。
Specifically, the
尚、本形態においては、図2に示すように、回転体15の両側には、ワッシャ17が介装されており、支持軸16の自由端側は、ボルト頭部形状のフランジ部として形成されている。フランジ部の座面は、端子枠体10の端面壁12に当接したとき、回転方向に円滑に摺動するように形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 2,
また、回転体15は、支持軸16と一体的に回転するように形成されており、回転体15と支持軸16とを同一部材で一体的に形成、或いは、回転体15に支持軸16を圧入、カシメ、溶接、キー、スプライン等によって結合することにより、回転体15と支持軸16とが一体的に回転するように構成される。前述したように、回転体15は多角柱で形成されていることから、回転体15が回転すると、回転体15外周と端子枠体10の側壁11内面との間の隙間dが変化し、タブ4を挟み込むことができる。
The rotating
隙間dの最小値dmin及び最大値dmaxは、以下の(1)式に示すような関係で設定され、隙間dの最大値dmaxが接続対象の厚さtより若干大きく、隙間dの最小値dminが接続対象の厚さtより小さい値となるように、各部の材質や剛性等を考慮して最適に設定される。例えば、蓄電体セル1単体を接続する場合には、タブ4単独の厚さを接続対象の厚さtとして適用し、複数の蓄電体セル1を接続する場合には、複数枚のタブ4の合計の厚さを、接続対象の厚さtとして適用する。
The minimum value dmin and the maximum value dmax of the gap d are set according to the relationship shown in the following formula (1), and the maximum value dmax of the gap d is slightly larger than the thickness t of the connection target, and the minimum value dmin of the gap d Is set optimally in consideration of the material, rigidity, etc. of each part so that the value becomes smaller than the thickness t of the connection target. For example, when connecting a single battery cell 1, the thickness of the
dmin<t<dmax…(1)
以上の構成による電極接続器30を用いて蓄電体セル1のタブ4を外部に接続する場合には、回転体15の外周と端子枠体10の側壁11内面との間にタブ4を挿入し、ナット20を締め付ける。本形態においては、図1及び図2に示すように、タブ4を回転体15に回転方向に沿って巻き付けるように挿入する。すなわち、回転体15の外周と端子枠体10の一方の側壁11内面との間にタブ4を挿入した後、タブ4を折り返し、対向する側壁11内面と回転体15の他の外周との間にタブ4の先端を挿入する。
dmin <t <dmax (1)
When the
そして、タブ4を回転体15と側壁11との間に挿入した状態で、ナット20を回転させて締め付けると、回転方向に拘束されていない支持軸16及び回転体15がナット20の回転によって連れ回り、図3に示すように、回転体15外周の角部がタブ4を側壁11内面に押圧する。そして、タブ4の側壁11への押圧に対して側壁11からタブ4に反力が加えられ、タブ4が側壁11と回転体15との間に挟み込まれて固定される。これにより、タブ4、端子枠体10、回転体15、支持軸16、ナット20の電気的な経路が確立され、タブ4を外部端子に接続することができる。
When the
この場合、回転体15は、多角柱に限らず、楕円柱や支持軸16に対して偏芯させた円柱等によるカムとして形成しても良く、ナット20を回転させることにより、タブ4を側壁11と回転体15との間に挟み込んで固定し、タブ4の電気的な接続を行うことができる。このタブ4の電気的な接続に際しては、電極接続器30を構成する主要部材の全てを導電性の材料で形成する必要はなく、タブ4に接触する端子枠体10を導電性の材料で形成すれば、回転体15、支持軸16、ナット20は非導電性の材料で形成しても良い。逆に、端子枠体10を絶縁性の材料で形成し、回転体15、支持軸16、ナット20を導電性の材料で形成しても良い。
In this case, the
以上の電極接続構造は、蓄電体セル1を収納するケースに適用される。図5は、蓄電体セル1を単体で収納する単セル用のセルケース50を示し、薄型の箱体からなるケース本体51の両側に、電極接続器30を収納する端子ケース52が備えられている。尚、電極接続器30の端子枠体10を絶縁体で形成する場合には、ケース本体51に、電極接続器30を直接取り付けることも可能である。
The electrode connection structure described above is applied to a case that houses the battery cell 1. FIG. 5 shows a
セルケース50は、蓄電体セル1を収納した状態で、端子ケース52の端面から支持軸16と、この支持軸16に螺合されるナット20が露呈されており、図6に示すように、端子板40をナット20を介して電極接続器30の端面壁12に共締めすることにより、蓄電体セル1のタブ4の接続と他のセルケース50への接続とを同時に行うことができ、組付け作業性を向上することができる。図6は、4個のセルケース50を直列接続する例を示しており、端子板40を用いてケース間の正極と負極とを接続している。
The
以上のように、本実施の形態においては、ナット20を回転させて締結するだけの簡単な操作で蓄電体セル1のタブ4を端子枠体10の内面と回転体15の外周との間に挟み込んで機械的に圧接し、電気的な接続を確立することができる。これにより、蓄電体セル1を単体或いは複数個ケースに収納してパッケージ化する上での生産性を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、蓄電体セル1の電極端子を溶接する等して取り外しができなくなるといったことがなく、接続変更にも柔軟に対応することができ、より自由度の高い蓄電体パッケージを構築することができる。更には、タブ4を端子枠体10の内面と回転体15の外周との間に挟み込むことから、溶接による接続に比較して接触面積を大きくすることが可能であり、接触抵抗を小さくして確実な電気的性能を得ることができ、信頼性を向上することができる。
Moreover, the electrode terminal of the power storage cell 1 cannot be removed by welding or the like, the connection change can be flexibly handled, and a power storage package with a higher degree of freedom can be constructed. . Furthermore, since the
1 蓄電体セル
2 蓄電部
3 封止部
4 タブ
10 端子枠体
11 側壁
15 回転体
16 支持軸
20 ナット
30 電極接続器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
上記電極端子が挿入されて内壁面に上記電極端子が接触する枠体と、
上記枠体内に回転自在に配設され、上記電極端子が接触される回転外周面と上記枠体の上記電極端子が接触する内壁面との間の間隙が回転に伴って増減する回転体と、
上記回転体を上記枠体内に支持して上記回転体と一体回転し、上記枠体から突出する一端に螺子が螺設された軸部材と、
上記軸部材の一端に螺合されて上記枠体に締結される螺子部材とを備えたことを特徴とする蓄電体セルの電極接続構造。 An electrode connection structure of a power storage cell that connects thin electrode terminals extending from a planar power storage cell in which a power storage element is sealed with an exterior material,
A frame body in which the electrode terminal is inserted and the electrode terminal contacts an inner wall surface;
A rotating body that is rotatably arranged in the frame body, and a gap between a rotating outer peripheral surface with which the electrode terminal is contacted and an inner wall surface with which the electrode terminal of the frame body is in contact with the rotation body;
A shaft member that supports the rotating body in the frame body, rotates integrally with the rotating body, and has a screw threaded at one end protruding from the frame body;
An electrode connection structure for a power storage cell, comprising: a screw member screwed to one end of the shaft member and fastened to the frame body.
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JP2005255252A JP2007066856A (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Electrode-connecting structure for storage capacitor cell |
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WO2011040297A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | 株式会社 村田製作所 | Electric storage device assembly structure and electric storage device unit structure |
DE102018200543A1 (en) * | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Galvanic element, battery and method for producing a galvanic element |
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2005
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JPWO2011040297A1 (en) * | 2009-10-02 | 2013-02-28 | 株式会社村田製作所 | Storage device assembly structure and storage device unit structure |
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