JP2011023141A - 電池、車両及び電池使用機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 外部の接続端子を電極端子部材に締結する際に、締結部材の基部を外部配置端子部材の外部接続部に確実に当接させることができる電池を提供すること。
【解決手段】 リチウム二次電池100の外部絶縁部材150は、電極端子部材130,140の外部配置端子部材133の固定部133eを保持すると共に、締結部材135にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けたときに、締結部材135の軸線周りの回転が規制された状態を維持し続けながら、基部135fが軸線方向先端側に移動して、外部配置端子部材133の外部接続部133gに当接する形態に、締結部材135の基部135fを仮保持している。
【選択図】 図4
【解決手段】 リチウム二次電池100の外部絶縁部材150は、電極端子部材130,140の外部配置端子部材133の固定部133eを保持すると共に、締結部材135にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けたときに、締結部材135の軸線周りの回転が規制された状態を維持し続けながら、基部135fが軸線方向先端側に移動して、外部配置端子部材133の外部接続部133gに当接する形態に、締結部材135の基部135fを仮保持している。
【選択図】 図4
Description
本発明は、発電要素と、これを収容する電池ケースと、電池ケース内で発電要素に接続すると共に、電池ケースの外部に延出し、外部の接続端子が締結される電極端子部材と、この電極端子部材と電池ケースとの間を絶縁する絶縁部材とを備える電池に関する。また、この電池を備える車両、及び、この電池を備える電池使用機器に関する。
従来より、発電要素と、これを収容する電池ケースと、電池ケース内で発電要素に接続すると共に、電池ケースの外部に延出して、外部の接続端子との接続に利用される電極端子部材と、この電極端子部材と電池ケースとの間を絶縁する絶縁部材とを備える電池が知られている。例えば特許文献1に、このような電池が開示されている。図13に、この電池900の電極端子部材930近傍の縦断面図を示し、また、図14に、電極端子部材930、絶縁部材950,960,970等の分解斜視図を示す。
この電池900は、発電要素(図示外)を収容する電池ケース910と、発電要素に接続する一方、電池ケース910の外部に延出する電極端子部材930と、この電極端子部材930と電池ケース910との間に介在してこれらを絶縁する複数(3つ)の絶縁部材(外部絶縁部材950、シールゴム960及び内部絶縁部材970)とを備える。
このうち電池ケース910は、発電要素を収容する箱状のケース本体部材(図示外)と、このケース本体部材の開口を閉塞するケース蓋部材913とから構成されている。ケース蓋部材913には、端子挿通孔913hが形成され、電極端子部材930が挿通されている。
このうち電池ケース910は、発電要素を収容する箱状のケース本体部材(図示外)と、このケース本体部材の開口を閉塞するケース蓋部材913とから構成されている。ケース蓋部材913には、端子挿通孔913hが形成され、電極端子部材930が挿通されている。
電極端子部材930は、要素接続部材931と外部配置端子部材933と締結部材935の3部材からなる。
このうち要素接続部材931は、要素接続本体部931eと挿通部931fとリベット部931gとからなる。要素接続本体部931eは、電池ケース910の内部に位置し、発電要素に接続している。また、挿通部931fは、この要素接続本体部931eの上端(図13及び図14中、上方の端部)に連なり、ケース蓋部材913の端子挿通孔913h及び後述する外部配置端子部材933の固定部933eの開口933ehに挿通されている。また、リベット部931gは、挿通部931fの上端に連なり、電池外部に露出し、加締められて外部配置端子部材933の固定部933eに上側から当接している。
このうち要素接続部材931は、要素接続本体部931eと挿通部931fとリベット部931gとからなる。要素接続本体部931eは、電池ケース910の内部に位置し、発電要素に接続している。また、挿通部931fは、この要素接続本体部931eの上端(図13及び図14中、上方の端部)に連なり、ケース蓋部材913の端子挿通孔913h及び後述する外部配置端子部材933の固定部933eの開口933ehに挿通されている。また、リベット部931gは、挿通部931fの上端に連なり、電池外部に露出し、加締められて外部配置端子部材933の固定部933eに上側から当接している。
外部配置端子部材933は、ケース蓋部材913上に位置し、固定部933eと中間部933fと外部接続部933gとからなり、Z字状をなす。固定部933eは、自身を貫通する開口933ehを有し、上述のように要素接続部材931(リベット部931g)に接続している。この固定部933eは、ケース蓋部材913に沿ってこれに平行に延びる板状をなし、後述する外部絶縁部材950を介してケース蓋部材913に固定されている。中間部933fは、この固定部933eに連なり、上方(図13及び図14中、上方)に延びる板状をなす。外部接続部933gは、この中間部933fに連なり、ケース蓋部材913に沿ってこれに平行に延びる板状をなし、自身を貫通するネジ挿通孔933ghが形成されている。
締結部材935は、ケース蓋部材913上に位置し、雄ネジ部935eと基部935fとからなる。雄ネジ部935eは、ケース蓋部材913に直交する方向に延びる雄ネジが形成され、外部配置端子部材933の外部接続部933gのネジ挿通孔933ghに挿通されている。基部935fは、この雄ネジ部935eよりも径大で、この雄ネジ部935e及び外部接続部933gよりもケース蓋部材913側に位置している。
3つの絶縁部材950,960,970は、互いに別体とされており、また、上述の電極端子部材930を構成する要素接続部材931、外部配置端子部材933及び締結部材935や、ケース蓋部材913とは別に形成された後に、組み付けられている。
このうち外部絶縁部材950は、主として電池ケース910の外部に位置し、外部配置端子部材933の固定部933eとケース蓋部材913との間、及び、締結部材935の基部935fとケース蓋部材913との間に介在して、外部配置端子部材933及び締結部材935とケース蓋部材913との間を絶縁している。また、この外部絶縁部材950は、要素接続部材931の挿通部931fとケース蓋部材913の端子挿通孔913hの内周面との間にも介在して、要素接続部材931の挿通部931fとケース蓋部材913との間を絶縁している。
このうち外部絶縁部材950は、主として電池ケース910の外部に位置し、外部配置端子部材933の固定部933eとケース蓋部材913との間、及び、締結部材935の基部935fとケース蓋部材913との間に介在して、外部配置端子部材933及び締結部材935とケース蓋部材913との間を絶縁している。また、この外部絶縁部材950は、要素接続部材931の挿通部931fとケース蓋部材913の端子挿通孔913hの内周面との間にも介在して、要素接続部材931の挿通部931fとケース蓋部材913との間を絶縁している。
シールゴム960は、円環状をなし、要素接続部材931の挿通部931fが挿通されている。このシールゴム960は、電池ケース910の内部に位置し、ケース蓋部材913と要素接続部材931の要素接続本体部931eとの間に狭持されている。これにより、要素接続部材931の要素接続本体部931eとケース蓋部材913との間を絶縁しつつシールしている。
内部絶縁部材970は、電池ケース910の内部において、シールゴム960の径方向外側に配置されると共に、ケース蓋部材913と要素接続部材931の要素接続本体部931eとの間に配置されている。これにより、要素接続部材931の要素接続本体部931eとケース蓋部材913との間を絶縁している。
内部絶縁部材970は、電池ケース910の内部において、シールゴム960の径方向外側に配置されると共に、ケース蓋部材913と要素接続部材931の要素接続本体部931eとの間に配置されている。これにより、要素接続部材931の要素接続本体部931eとケース蓋部材913との間を絶縁している。
上述の電池900では、電極端子部材930を構成する各部材(要素接続部材931、外部配置端子部材933及び締結部材935)と、ケース蓋部材913と、3つの絶縁部材(外部絶縁部材950、シールゴム960及び内部絶縁部材970)をそれぞれ別に形成した後に、これら7部材を組み付けている。このため、部品点数が多く、電池の製造工程が複雑になりがちであった。更に、部品の洗浄を個々の部品毎に行うため、工数が多くなっていた。また、金属部品(電極端子部材930を構成する各部材など)の取り扱い時には、この金属部品から金属粉などの金属異物が発生する場合があるが、この金属異物を完全に除去するのが難しかった。
そこで、本発明者は、少なくとも外部配置端子部材933及び締結部材935を外部絶縁部材950に予め保持させておくことを考えた。即ち、例えば、外部配置端子部材933、締結部材935及び外部絶縁部材950を一体化させた一体化部材を予め形成しておき、この一体化部材を更に他の部材(要素接続部材931、ケース蓋部材913、シールゴム960及び内部絶縁部材970)と組み付けることを考案した。このようにすれば、電池の製造が従来よりも容易になり、また、部品の洗浄も容易になる。また、金属部品から生じる金属異物の量も抑制できる。
しかしながら、外部絶縁部材950が外部配置端子部材933及び締結部材935を保持する形態とすると、外部配置端子部材933の外部接続部933gにバスバー等の外部の接続端子を当接させ、締結部材935の雄ネジ部935eにナット等を締結した際に、締結部材935の基部935fを外部配置端子部材933の外部接続部933gに当接させ得ない場合が生じる得る。外部絶縁部材950が締結部材935の基部935fを強固に保持しているために、ナット等の締結時に軸力が掛かっても、締結部材935の基部935fが外部配置端子部材933の外部接続部933g側に移動できない場合である。
このような場合には、電極端子部材930とバスバー等の外部の接続端子との導通不良が生じたり、また、使用時にナット等が緩むことにより接触抵抗が上がり電極端子部材930等が発熱するなどのおそれがある。従って、外部の接続端子の締結前の状態においては、外部絶縁部材950が少なくとも外部配置端子部材933及び締結部材935を保持する形態とする一方、外部の接続端子の締結の際には、締結部材935がその軸線周りに回転するのを規制し続け、外部の接続端子の締結後には、締結部材935の基部935fを外部配置端子部材933の外部接続部933gに確実に当接させることが望まれる。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、外部の接続端子を電極端子部材に締結する前の状態においては、絶縁部材が少なくとも外部配置端子部及び締結部材を保持する形態とする一方、外部の接続端子の締結の際には、締結部材がその軸線周りに回転するのを規制し続け、外部の接続端子の締結後には、締結部材の基部を外部配置端子部の外部接続部に確実に当接させることができる電池を提供することを目的とする。また、この電池を備える車両、及び、この電池を備える電池使用機器を提供することを目的とする。
その解決手段は、発電要素と、開口をなし、前記発電要素を収容するケース本体部材、及び、このケース本体部材の前記開口を閉塞するケース蓋部材を有する電池ケースと、前記電池ケースの内部で前記発電要素に接続すると共に、前記ケース蓋部材上に延出し、外部の接続端子が締結される電極端子部材と、前記電極端子部材と前記ケース蓋部材との間を絶縁する絶縁部材と、を備える電池であって、前記電極端子部材は、前記電池ケースの内部から前記ケース蓋部材上に延出する延出部材と、前記電池ケースの外部のうち前記ケース蓋部材上に位置する締結部材と、を有し、前記延出部材は、電池ケースの外部のうち前記ケース蓋部材上に位置する外部配置端子部であって、前記ケース蓋部材に沿って延び、前記絶縁部材を介して前記ケース蓋部材に固定された固定部、この固定部に連なり、前記ケース蓋部材から離れる方向に延びる中間部、及び、この中間部に連なり、前記ケース蓋部材に沿って延び、自身を貫通するネジ挿通孔が形成された外部接続部、を含むZ字状をなす外部配置端子部を有し、前記締結部材は、前記ケース蓋部材に直交する方向に延びる形態に前記外部配置端子部の前記ネジ挿通孔に挿通され、外周に雄ネジが形成された雄ネジ部と、この雄ネジ部よりも径大で、この雄ネジ部及び前記外部配置端子部の前記外部接続部よりも前記ケース蓋部材側に位置する基部と、を含み、前記絶縁部材は、少なくとも、前記外部配置端子部の前記固定部と前記ケース蓋部材との間、及び、前記締結部材の前記基部と前記ケース蓋部材との間に介在してこれらの間を絶縁しつつ、前記外部配置端子部の前記固定部を保持すると共に、前記締結部材の前記基部を軸線周りに回転不能に仮保持してなり、前記締結部材にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けた場合に、前記基部が前記軸線方向先端側に移動して、前記外部配置端子部の前記外部接続部に当接すると共に、前記締結部材の軸線周りの回転を規制し続ける形態とされてなる電池である。
本発明の電池では、絶縁部材が、少なくとも、外部配置端子部の固定部を保持すると共に、締結部材の基部を軸線周りに回転不能に仮保持している。このように絶縁部材が外部配置端子部及び締結部材を保持する形態とすることで、製造時にこれらの部材を1つの部材として取り扱えるので、前述の従来の電池900に比して、部品の洗浄が容易になり、電池の製造が容易になる。また、電池の製造時に外部配置端子部材や締結部材から生じる金属異物の量も抑制できる。従って、従来の電池900に比して、電池を安価にすることができ、また、電池の信頼性を向上させることができる。
更に、本発明では、絶縁部材が次のような形態とされている。即ち、絶縁部材は、電極端子部材に外部の接続端子を締結する際など、締結部材にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けた場合に、基部が軸線方向先端側に移動して、外部配置端子部の外部接続部に当接するのを許容する形態とされている。また、絶縁部材は、締結部材に上記引っ張り力を掛けた場合でも、締結部材の軸線周りの回転を規制し続ける形態とされている。従って、外部の接続端子を電極端子部材に締結する前の状態においては、絶縁部材が少なくとも外部配置端子部及び締結部材を保持する一方、外部の接続端子の締結の際には、締結部材がその軸線周りに回転するのを規制し続け、更に外部の接続端子の締結後には、締結部材の基部を外部配置端子部の外部接続部に確実に当接させることができる。よって、電極端子部材と外部の接続端子との導通不良を防止でき、また、使用時にナット等が緩むことにより接触抵抗が上がって電極端子部材等が発熱するのを防止できる。
なお、「発電要素」としては、例えば、各々長尺状をなす正極、負極及びセパレータを重ねて捲回してなる捲回型の発電要素や、各々所定形状をなす正極、負極及びセパレータを多数積層してなる積層型の発電要素などが挙げられる。
「電池ケース」としては、角型の電池ケースや円筒型の電池ケースが挙げられる。
「電池ケース」としては、角型の電池ケースや円筒型の電池ケースが挙げられる。
「絶縁部材」は、例えば樹脂により形成できる。具体的には、例えば、PPSやPE、PPなどの樹脂の単一材料、或いは、複数種の樹脂を含む複合材料を用いて、絶縁部材を形成すればよい。
また、「絶縁部材」は、外部の接続端子を電極端子部材に締結する前の状態において、少なくとも外部配置端子部及び締結部材を保持するものであるが、これらの部材に加えて、更に電池要素に接続する要素接続部やケース蓋部材をも保持する形態としてもよい。なお、外部の端子部材を電極端子部材に締結した後は、絶縁部材が締結部材を保持した状態であってもよいし、絶縁部材が締結部材の仮保持を完全に解除した状態となってもよい。
また、「絶縁部材」は、外部の接続端子を電極端子部材に締結する前の状態において、少なくとも外部配置端子部及び締結部材を保持するものであるが、これらの部材に加えて、更に電池要素に接続する要素接続部やケース蓋部材をも保持する形態としてもよい。なお、外部の端子部材を電極端子部材に締結した後は、絶縁部材が締結部材を保持した状態であってもよいし、絶縁部材が締結部材の仮保持を完全に解除した状態となってもよい。
また、「絶縁樹脂」は、後述するように、少なくとも外部配置端子部及び締結部材を用いたインサート成形によって成形されたものとすることができる。或いは、「絶縁樹脂」は、外部配置端子部及び締結部材とは独立して形成されたものでもよい。即ち、絶縁樹脂を外部配置端子部及び締結部材とは別に形成し、その後、絶縁部材に外部配置端子部及び締結部材を保持させてもよい。
更に、上記の電池であって、前記締結部材の前記基部は、前記蓋部材側に開口し、前記蓋部材側とは逆側に凹む第1凹部であって、横断面が非円形の柱状をなす第1非円形凹部を含む第1凹部を有し、前記絶縁部材は、前記蓋部材側とは逆側に突出する突出部であって、横断面が非円形の柱状をなし、前記基部が前記軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、前記第1非円形凹部に嵌合すると共に周方向に係合する第1非円形柱状部を含み、かつ、少なくとも前記基部が前記軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で前記第1凹部内に配置されてなる突出部を有する電池とすると良い。
本発明の電池では、締結部材の基部が、第1非円形凹部を含む第1凹部を有すると共に、絶縁部材が、第1非円形凹部に嵌合すると共に周方向に係合する第1非円形柱状部を含む突出部を有する。この突出部は、少なくとも基部が軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で第1凹部内に配置されている。このような構成とすることで、外部の端子部材を電極端子部材に締結する際に、締結部材が軸線周りに回転するのを規制できる。また、外部の端子部材を電極端子部材に締結する前の状態におい
て、絶縁部材が締結部材を仮保持する一方、外部の端子部材の締結後には、締結部材の基部を外部配置端子部の外部接続部に当接させることができる。
て、絶縁部材が締結部材を仮保持する一方、外部の端子部材の締結後には、締結部材の基部を外部配置端子部の外部接続部に当接させることができる。
なお、上記のように締結部材の基部の第1凹部に絶縁部材の突出部を配置する具体例としては、第1凹部に突出部を圧入する形態としたり、第1凹部に突出部を接着する形態としたり、締結部材を用いて絶縁部材をインサート成形する形態とするなどが挙げられる。なお、後述する締結部材の基部を絶縁部材の第2凹部に収容する場合も同様である。
或いは、前記の電池であって、前記締結部材の前記基部は、横断面が非円形の柱状をなす第2非円形柱状部を含み、前記絶縁部材は、前記蓋部材側に凹み、前記蓋部材側とは逆側に開口する第2凹部であって、横断面が非円形の柱状をなし、前記基部が前記軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、前記第2非円形柱状部が嵌合すると共に周方向に係合する第2非円形凹部を含み、かつ、少なくとも前記基部が前記軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で前記基部を収容してなる第2凹部を有する電池とすると良い。
本発明の電池では、締結部材の基部が、第2非円形柱状部を有すると共に、絶縁部材が、第2非円形柱状部が嵌合すると共に周方向に係合する第2非円形凹部を含む第2凹部を有する。また、第2凹部は、少なくとも基部が軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で基部を収容している。このような構成とすることで、外部の端子部材を電極端子部材に締結する際に、締結部材が軸線周りに回転するのを規制できる。また、外部の端子部材を締結する前の状態において、絶縁部材が締結部材を仮保持する一方、外部の端子部材の締結後には、締結部材の基部を外部配置端子部の外部接続部に当接させることができる。
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、前記絶縁部材は、少なくとも前記外部配置端子部及び前記締結部材を用いたインサート成形によって成形されてなる電池とすると良い。
本発明の電池では、絶縁部材が少なくとも外部配置端子部及び締結部材を用いたインサート成形によって成形されているので、これにより、外部配置端子部及び締結部材を絶縁部材に保持させることができる。
また、他の解決手段は、上記のいずれかに記載の前記電池を搭載し、この電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両である。
前述の電池は、従来の電池900に比して、電池を安価にすることができ、また、電池の信頼性を向上させることができる。また、電極端子部材と外部の接続端子との導通不良を防止でき、また、使用時にナット等が緩むことにより電極端子部材等が発熱するのを防止できる。従って、この電池を搭載する車両を安価にすると共に、車両の信頼性を向上させることができる。
なお、「車両」としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
なお、「車両」としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
また、他の解決手段は、上記のいずれかに記載の前記電池を搭載し、この電池をエネルギー源の少なくとも1つとして使用する電池使用機器である。
前述の電池は、従来の電池900に比して、電池を安価にすることができ、また、電池の信頼性を向上させることができる。また、電極端子部材と外部の接続端子との導通不良を防止でき、また、使用時にナット等が緩むことにより電極端子部材等が発熱するのを防止できる。従って、この電池を搭載する電池使用機器を安価にすると共に、電池使用機器の信頼性を向上させることができる。
なお、「電池搭載機器」としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
なお、「電池搭載機器」としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
(実施形態1)
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1のリチウム二次電池(電池)100の縦断面図を示す。また、図2に、このリチウム二次電池100を構成する正極電極端子部材130及び負極電極端子部材140等の詳細を示す。更に、図3及び図4に、一体化した状態の外部配置端子部材133、締結部材135及び外部絶縁部材150を示す。また、図5に、外部絶縁部材150の基部用凹部150fnを示す。更に、図6に、電極端子部材130,140にバスバーGTを当接させてナットNTで締結した様子を示す。なお、図1〜図4及び図6における上方をリチウム二次電池100の上側、下方をリチウム二次電池100の下側として説明する。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1のリチウム二次電池(電池)100の縦断面図を示す。また、図2に、このリチウム二次電池100を構成する正極電極端子部材130及び負極電極端子部材140等の詳細を示す。更に、図3及び図4に、一体化した状態の外部配置端子部材133、締結部材135及び外部絶縁部材150を示す。また、図5に、外部絶縁部材150の基部用凹部150fnを示す。更に、図6に、電極端子部材130,140にバスバーGTを当接させてナットNTで締結した様子を示す。なお、図1〜図4及び図6における上方をリチウム二次電池100の上側、下方をリチウム二次電池100の下側として説明する。
このリチウム二次電池100は、ハイブリッドカー、電気自動車等の車両や、ハンマードリル等の電池使用機器に搭載される角型電池である。リチウム二次電池100は、角型の電池ケース110、この電池ケース110内に収容された電極体(発電要素)120、この電極体120を包囲しつつ電池ケース110内に収容された絶縁フィルム包囲体125、電池ケース110に支持された2つの電極端子部材130,140、電池ケース110と電極端子部材130,140との間を絶縁する3種類の絶縁部材150,160,170等から構成されている。また、電池ケース110の内部には、電解液が注入されている。
このうち、電池ケース110は、金属(具体的には純アルミニウム)からなり、直方体状に形成されている。この電池ケース110は、上側のみが開口した箱状をなし、後述する電極体120を収容するケース本体部材111と、このケース本体部材111の開口111hを閉塞する形態で溶接され、表面113a及び裏面113bを有する矩形板状のケース蓋部材113とから構成されている。
ケース本体部材111は、ケース蓋部材113に対向する矩形板状のケース底壁部111bと、ケース蓋部材113とケース底壁部111bとの間を結ぶ矩形板状の4つのケース側壁部111c,111c,…とからなる。
ケース本体部材111は、ケース蓋部材113に対向する矩形板状のケース底壁部111bと、ケース蓋部材113とケース底壁部111bとの間を結ぶ矩形板状の4つのケース側壁部111c,111c,…とからなる。
ケース蓋部材113のうち、その長手方向(図1〜図2中、左右方向)の両端近傍の所定位置には、このケース蓋部材113を貫通する円孔の端子挿通孔113h,113hがそれぞれ形成されている。一方の端子挿通孔113h(図1〜図2中、左側)には、後述する正極電極端子部材130が挿通され、他方の端子挿通孔113h(図1〜図2中、右側)には、後述する負極電極端子部材140が挿通されている。
ケース蓋部材113の長手方向中央には、安全弁部113jが設けられている。この安全弁部113jは、ケース蓋部材113と一体的に形成されてケース蓋部材113の一部をなす。安全弁部113jは、ケース蓋部材113の他の部分よりも薄く薄膜状(厚み110±30μm)に形成されると共に、その上側にはV字溝を有し、厚み45±30μmと特に薄くされた破断部113jv(図2参照)が所定形状に形成されている。これにより、安全弁部113jは、電池ケース110内部の内圧が所定圧力に達した際に作動する。即ち、内圧が所定圧力に達したときに破断部113jvが破断して、電池内部のガスを電池外部に放出する。
また、ケース蓋部材113の長手方向中央よりも負極電極端子部材140側の所定位置には、電解液を電池ケース110内に注入する為の注液口部113mが設けられている。
また、ケース蓋部材113の長手方向中央よりも負極電極端子部材140側の所定位置には、電解液を電池ケース110内に注入する為の注液口部113mが設けられている。
図1に示すように、電池ケース110の内部には、自身の軸方向に(図1中、左右方向)に直交する横断面が長円形状をなす捲回型の電極体120が、横倒しにした状態で、即ち、電極体120の軸方向が、ケース本体部材111の2つのケース側壁部111c,111cと直交する状態で、収容されている。この電極体120の軸方向の両端には、正極電極端子部材130の要素接続部材131及び負極電極端子部材140の要素接続部材131が接続されている。
この電極体120は、正極シートと負極シートとをセパレータを介して重ねて捲回し、扁平状に圧縮したものである。正極シートは、長尺状アルミニウム箔からなる正極集電体を有する。この正極集電体の両面には、正極活物質を含む正極活物質層が形成されている。また、負極シートは、長尺状銅箔からなる負極集電体を有する。この負極集電体の両面には、負極活物質を含む負極活物質層が形成されている。セパレータは、多孔質のポリプロピレン樹脂シートからなる。
この電極体120は、絶縁フィルムを上側のみが開口した箱状に折り曲げ、所定部位を溶着して形成した絶縁フィルム包囲体125に、自身の上側を除いて全体的に包囲されている。
この電極体120は、絶縁フィルムを上側のみが開口した箱状に折り曲げ、所定部位を溶着して形成した絶縁フィルム包囲体125に、自身の上側を除いて全体的に包囲されている。
次に、正極電極端子部材130及び負極電極端子部材140について説明する(図1〜図6参照)。正極電極端子部材130と負極電極端子部材140は、基本的に同様な構成であるので、これらを構成する各部材には、正極電極端子部材130と負極電極端子部材140とで同一の符号を付して説明する。
正極電極端子部材130は、電池ケース110の内部において電極体120の正極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。また、負極電極端子部材140は、電池ケース110の内部において電極体120の負極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。
正極電極端子部材130は、電池ケース110の内部において電極体120の正極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。また、負極電極端子部材140は、電池ケース110の内部において電極体120の負極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。
これらの電極端子部材130,140は、それぞれ、電池ケース110の内部から端子挿通孔113hを通じてケース蓋部材113上に延出する要素接続部材131、及び、この要素接続部材131に接続し、ケース蓋部材113上に位置する外部配置端子部材133からなる延出部材137と、この延出部材137のうちの外部配置端子部材133にバスバーGT及びナットNTの締結時に接続可能(当接可能)にケース蓋部材113上に配置された締結部材135とから構成されている。これら要素接続部材131、外部配置端子部材133及び締結部材135は、いずれも金属から形成されている。
なお、正極電極端子部材130の要素接続部材131は、電極体120の正極シート(アルミニウム箔)との溶接を考慮して、純アルミニウムにより形成されており、負極電極端子部材140の要素接続部材131は、電極体120の負極シート(銅箔)との溶接を考慮して、純銅により形成されている。
なお、正極電極端子部材130の要素接続部材131は、電極体120の正極シート(アルミニウム箔)との溶接を考慮して、純アルミニウムにより形成されており、負極電極端子部材140の要素接続部材131は、電極体120の負極シート(銅箔)との溶接を考慮して、純銅により形成されている。
延出部材137のうちの要素接続部材131は、要素接続本体部131eと挿通部131fとリベット部131gとからなる。
このうち要素接続本体部131eは、金属板材を屈曲加工した所定形状を有し、電池ケース110の内部に位置し、電極体120に溶接されている。これにより、要素接続部材131と電極体120とが電気的かつ機械的に接続されている。
このうち要素接続本体部131eは、金属板材を屈曲加工した所定形状を有し、電池ケース110の内部に位置し、電極体120に溶接されている。これにより、要素接続部材131と電極体120とが電気的かつ機械的に接続されている。
挿通部131fは、円柱状をなし、自身の下端で要素接続本体部131eの上端131esに連なると共に、自身の上端でリベット部131gに連なっている。この挿通部131fは、ケース蓋部材113の端子挿通孔113h及び後述する外部配置端子部材133の固定部133eの開口133ehを貫通している。
リベット部131gは、加締められ拡径して傘状をなし、電池外部に露出して、後述する外部配置端子部材133の固定部133eの固定部表面133eaに上側から当接している。
リベット部131gは、加締められ拡径して傘状をなし、電池外部に露出して、後述する外部配置端子部材133の固定部133eの固定部表面133eaに上側から当接している。
延出部材137のうちの外部配置端子部材133は、電池ケース110の外部のうちケース蓋部材113上に位置し、固定部133eと中間部133fと外部接続部133gとからなり、Z字状(段状)をなす。
このうち固定部133eは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く固定部表面133eaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く固定部裏面133ebとを有する板状をなす。この固定部133eは、ケース蓋部材113に沿ってかつこれに平行に延び、後述する外部絶縁部材150を介してケース蓋部材113に固定されている。この固定部133eには、自身を貫通する開口133ehが形成され、前述のように要素接続部材131の挿通部131fが挿通されている。また、この固定部133eの固定部表面133eaには、要素接続部材131のリベット部131gが接続(当接)している。この固定部表面133eaは、外部絶縁部材150に覆われることなく、電池外部に露出している。
このうち固定部133eは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く固定部表面133eaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く固定部裏面133ebとを有する板状をなす。この固定部133eは、ケース蓋部材113に沿ってかつこれに平行に延び、後述する外部絶縁部材150を介してケース蓋部材113に固定されている。この固定部133eには、自身を貫通する開口133ehが形成され、前述のように要素接続部材131の挿通部131fが挿通されている。また、この固定部133eの固定部表面133eaには、要素接続部材131のリベット部131gが接続(当接)している。この固定部表面133eaは、外部絶縁部材150に覆われることなく、電池外部に露出している。
中間部133fは、固定部133eの固定部表面133eaに連なる中間部表面133faと、固定部裏面133ebに連なる中間部裏面133fbとを有する板状をなす。この中間部133fは、固定部133eに連なり、ケース蓋部材113から離れる方向、本実施形態1では、ケース蓋部材113に直交する方向のうち、ケース蓋部材113から離れる方向(上側)に延びている。中間部133fの中間部表面133faは、後述する外部絶縁部材150に覆われることなく、電池外部に露出している。
外部接続部133gは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く接続部表面133gaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く接続部裏面133gbとを有する板状をなす。この外部接続部133gは、中間部133fに連なり、ケース蓋部材113に沿ってかつこれに平行に延び、自身を貫通する円状のネジ挿通孔133ghが形成されている。この外部接続部133gの接続部表面133gaは、後述する外部絶縁部材150に覆われることなく、電池外部に露出している。この接続部表面133gaは、後述するようにバスバーGTなどの外部の接続端子との電気的接続に利用される。
次に、締結部材135について説明する。締結部材135は、自身の外周に雄ネジが形成された雄ネジ部135eと、これよりも径大な基部135fとからなる。
このうち雄ネジ部135eは、ケース蓋部材113に直交する方向(上下方向)に延びる形態に延出部材137の外部接続部133gのネジ挿通孔133ghに挿通されており、上記のように外周に雄ネジが形成されている。なお、図1〜図4及び図6の各図においては、雄ネジの記載を省略してある。
このうち雄ネジ部135eは、ケース蓋部材113に直交する方向(上下方向)に延びる形態に延出部材137の外部接続部133gのネジ挿通孔133ghに挿通されており、上記のように外周に雄ネジが形成されている。なお、図1〜図4及び図6の各図においては、雄ネジの記載を省略してある。
基部135fは、円板状をなす円板部135f1と、この円板部153f1のケース蓋部材113側に位置し、円板部135f1よりも若干径小で、外形が六角柱状をなす六角部135f2とからなる。なお、この六角部135f2が、本発明の第2非円形柱状部に相当する。
この基部135fは、雄ネジ部135e及び外部配置端子部材133の外部接続部133gよりもケース蓋部材113側に位置している。具体的には、この基部135fのうち、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く基部表面135faが、外部配置端子部材133の外部接続部133gの接続部裏面133gbと隙間をあけた状態で、基部135fが外部接続部133gよりもケース蓋部材113側に配置されている(図3及び図4参照)。この基部135fのうち六角部135f2は、後述する外部絶縁部材150の基部用凹部150fnに圧入されている。これにより、締結部材135が、その軸線周りに回転不能な状態で、外部絶縁部材150に仮保持されている。
この基部135fは、雄ネジ部135e及び外部配置端子部材133の外部接続部133gよりもケース蓋部材113側に位置している。具体的には、この基部135fのうち、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く基部表面135faが、外部配置端子部材133の外部接続部133gの接続部裏面133gbと隙間をあけた状態で、基部135fが外部接続部133gよりもケース蓋部材113側に配置されている(図3及び図4参照)。この基部135fのうち六角部135f2は、後述する外部絶縁部材150の基部用凹部150fnに圧入されている。これにより、締結部材135が、その軸線周りに回転不能な状態で、外部絶縁部材150に仮保持されている。
次に、電極端子部材130,140と共にケース蓋部材113に固定された外部絶縁部材150,150について説明する(図1〜図6参照)。この外部絶縁部材150が、本発明の絶縁部材に相当する。外部絶縁部材150は、電極端子部材130,140とケース蓋部材113との間に配置されて、電極端子部材130,140とケース蓋部材113とが接触して短絡することを防止している。この外部絶縁部材150は、樹脂(具体的には100%PPS)から形成されている。この外部絶縁部材150は、図3及び図4に示すように、外部配置端子部材133及び締結部材135と各部材150,133,135の形成後に一体化されて1つの部材として取り扱い可能となっている。
具体的には、この外部絶縁部材150は、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に配置されると共に、ケース蓋部材113の端子挿通孔113h内に配置されている。即ち、この外部絶縁部材150は、外部配置端子部材133とケース蓋部材113の表面113aとの間、及び、締結部材135とケース蓋部材113の表面113aとの間に介在している。これにより、外部配置端子部材133とケース蓋部材113との間が絶縁されると共に、締結部材135とケース蓋部材113との間が絶縁されている。また、この外部絶縁部材150は、要素接続部材131の挿通部131fとケース蓋部材113の端子挿通孔113hの内周面113haとの間に介在している。これにより、要素接続部材131の挿通部131fとケース蓋部材113との間が絶縁されている。
詳細には、外部絶縁部材150は、外部配置端子部材133の固定部133eの固定部裏面133ebとケース蓋部材113の表面113aとの間に介在すると共に、固定部133eを保持している。即ち、外部絶縁部材150には、ケース蓋部材113側(下側)に凹み、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に開口する平面視矩形状の固定部用凹部150fmが形成されている。そして、この固定部用凹部150fm内に外部配置端子部材133の固定部133eを圧入することにより、外部配置端子部材133を外部絶縁部材150に保持させている。
また、外部絶縁部材150は、締結部材135の基部135fとケース蓋部材113の表面113aとの間に介在すると共に、基部135fを仮保持している。即ち、外部絶縁部材150には、ケース蓋部材113側(下側)に凹み、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に開口する平面視六角形状の基部用凹部150fnが形成されている。この基部用凹部150fnが、本発明の第2凹部に相当すると共に、その全体が本発明の第2非円形凹部に相当する。
なお、図5に、この基部用凹部150fnを上側から平面視した様子を示す。この基部用凹部150fn内には、径方向内側に向かって平面視三角状に突出すると共に、深さ方向(図5中、紙面と直交する方向、図1〜図4及び図6中、上下方向)に延設された圧入ノッチ150fp,150fp,150fpが、等間隔に複数(3つ)形成されている。そして、この基部用凹部150fn内に締結部材135の基部135fの六角部135f2を圧入することにより、締結部材135を外部絶縁部材150に仮保持させている。
このように圧入により一体化された外部絶縁部材150、外部配置端子部材133及び締結部材135は、締結部材135に、その軸線方向先端側(上側)に向けて、10N〜1000Nの引っ張り力を掛けたときに、締結部材135の基部135fが軸線方向先端側(上側)に移動する。その際、締結部材135の軸線周りの回転が規制された状態が維持される。そして、基部135fの基部表面135faが、外部配置端子部材133の外部接続部133gの接続部裏面133gbに当接する。
従って、図6に示すように、外部接続部133gの接続部表面133gaに、バスバー(外部の接続端子)GTを当接させ、締結部材135の雄ネジ部135eにナットNTを締結したときに、締結部材135が軸線方向先端側(上側)に移動する。その際、締結部材135の軸線周りの回転が規制された状態が維持される。そして、締結部材135の基部135fの基部表面135faが、外部接続部133gの接続部裏面133gbに当接する。なお、本実施形態1では、締結部材135の基部135fは、バスバーGT及びナットNTの締結後も外部絶縁部材150に保持されている。
次に、電極端子部材130,140と共にケース蓋部材113に固定されたシールゴム160,160について説明する。このシールゴム160は、ゴムからなり、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間に、厚み方向に圧縮された状態で狭持されている。このシールゴム160は、円環板状をなし、その内側には、要素接続部材131の挿通部131fが挿通されている。このシールゴム160により、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間の絶縁とシールが行われている。
次に、電極端子部材130,140と共にケース蓋部材113に固定された内部絶縁部材170,170について説明する。この内部絶縁部材170は、介在部170eと側壁部170fと側方部170gとから構成されている。この内部絶縁部材170は、樹脂製、具体的には、PPS樹脂から形成されている。
介在部170eは、シールゴム160の径方向外側に配置されると共に、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間に配置されている。これにより、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間を絶縁できると共に、シールゴム160の厚みを所定の厚みに規制できる。
側壁部170fは、この介在部170eの径方向外側に位置し、この介在部170eからケース蓋部材113側とは逆側(下側)に延びている。
介在部170eは、シールゴム160の径方向外側に配置されると共に、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間に配置されている。これにより、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間を絶縁できると共に、シールゴム160の厚みを所定の厚みに規制できる。
側壁部170fは、この介在部170eの径方向外側に位置し、この介在部170eからケース蓋部材113側とは逆側(下側)に延びている。
側方部170gは、介在部170e及び側壁部170fの側方に連なって、ケース蓋部材113と電極体120との間に配置されている。これにより、ケース蓋部材113と電極体120とが接触することを確実に防止している。また、この側方部170gが存在することにより、電極体120がケース蓋部材113側に移動することを防止できるので、電極体120と、ケース蓋部材113の中央に形成された安全弁部113jとが、常に所定距離以上離間された状態を維持できる。これにより、電極体120が安全弁部113jを塞いでしまうことを防止できる。
以上で説明したように、本実施形態1のリチウム二次電池100は、外部絶縁部材150が、外部配置端子部材133の固定部133eを保持すると共に、締結部材135の基部135fをその軸線周りに回転不能に仮保持している。このように外部絶縁部材150が外部配置端子部133及び締結部材135を保持する形態とすることで、製造時にこれらの部材を1つの部材として取り扱えるので、前述の従来の電池900に比して、部品の洗浄が容易になり、リチウム二次電池100の製造が容易になる。また、リチウム二次電池100の製造時に外部配置端子部材133や締結部材135から生じる金属異物の量も抑制できる。従って、従来の電池900に比して、リチウム二次電池100を安価にすることができ、また、リチウム二次電池100の信頼性を向上させることができる。
更に、このリチウム二次電池100は、外部絶縁部材150が次のような形態とされている。即ち、外部絶縁部材150は、電極端子部材130,140にバスバーGT及びナットNTを締結する際に、締結部材135にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けた場合に、締結部材135の基部135fが軸線方向先端側に移動して、外部配置端子部133の外部接続部133gに当接するのを許容する形態とされている。また、外部絶縁部材150は、締結部材135に上記の引っ張り力を掛けたときでも、締結部材135の軸線周りの回転を規制し続ける形態とされている。
従って、バスバーGT及びナットNTを電極端子部材130,140に締結する前の状態においては、外部絶縁部材150が外部配置端子部材133及び締結部材135を保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結の際には、締結部材135がその軸線周りに回転するのを規制し続け、更にバスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材135の基部135fを外部配置端子部133の外部接続部133gに確実に当接させることができる。よって、電極端子部材130,140とバスバーGTとの導通不良を防止でき、また、使用時にナットNTが緩むことにより接触抵抗が上がって電極端子部材130,140が発熱するのを防止できる。
また、本実施形態1では、締結部材135の基部135fが、第2非円形柱状部である。また、外部絶縁部材150は、基部135fが軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、基部135fが嵌合すると共に周方向に係合する第2非円形凹部である基部用凹部150fnを有する。また、基部用凹部150fnは、基部135fが軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で基部135fを収容している。このような構成とすることで、バスバーGT及びナットNTを電極端子部材130,140に締結する際に、締結部材135がその軸線周りに回転するのを規制できる。また、バスバーGT及びナットNTを締結する前の状態において、外部絶縁部材
150が締結部材135を仮保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材135の基部135fを外部配置端子部材133の外部接続部133gに当接させることができる。
150が締結部材135を仮保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材135の基部135fを外部配置端子部材133の外部接続部133gに当接させることができる。
次いで、上記リチウム二次電池100の製造方法について説明する。
外部配置端子部材133と締結部材135と外部絶縁部材150を用意する。そして、外部絶縁部材150の固定部用凹部150fmに外部配置端子部材133の固定部133eを圧入すると共に、外部絶縁部材150の基部用凹部150fnに締結部材135の基部135fを圧入して、これら3部材133,135,150を一体化させ、1つの部材として取り扱い可能な形態とする。これにより、部品の洗浄が容易となり、また、外部配置端子部材133及び締結部材135から金属異物が発生することを抑制できる。
外部配置端子部材133と締結部材135と外部絶縁部材150を用意する。そして、外部絶縁部材150の固定部用凹部150fmに外部配置端子部材133の固定部133eを圧入すると共に、外部絶縁部材150の基部用凹部150fnに締結部材135の基部135fを圧入して、これら3部材133,135,150を一体化させ、1つの部材として取り扱い可能な形態とする。これにより、部品の洗浄が容易となり、また、外部配置端子部材133及び締結部材135から金属異物が発生することを抑制できる。
次に、電極体120と要素接続部材131,131をそれぞれ用意する。そして、電極体120の軸方向の両端に、正極用の要素接続部材131と負極用の要素接続部材131を溶接する。その後、各要素接続部材131,131の挿通部131f,131fにそれぞれシールゴム160,160を配置する。また、各シールゴム160,160の径方向外側にそれぞれ内部絶縁部材170,170を配置する。更に、各内部絶縁部材170,170の上に、ケース蓋部材113を配置し、ケース蓋部材113の端子挿通孔113h,113hに、各要素接続部材131,131の挿通部131f,131fを挿入する。
次に、このうちのケース蓋部材113上に、前述の外部絶縁部材150、外部配置端子部材133及び締結部材135からなる一体化部材を配置する。その際、各外部配置端子部材133,133の固定部133e,133eの開口133eh,133ehに、各要素接続部材131,131の挿通部131f,131fを挿入する。その後、各要素接続部材131,131のうち、外部配置端子部材133,133の固定部133e,133eの開口133eh,133ehから突出した部分を加締めて拡大し、リベット部131g,131gを形成する。
次に、このうちの電極体120を、別途用意した絶縁フィルム包囲体125内に挿入する。その後、電極体120及び絶縁フィルム包囲体125がケース本体部材111内に収容されるようにして、ケース蓋部材113をケース本体部材111の開口111h上に配置する。そして、ケース蓋部材113の周縁部分とケース本体部材111の開口111h周縁とをレーザ溶接する。その後、ケース蓋部材113の注液口部113mから電池ケース110内に電解液を注入し、この注液口部113mを封止する。かくして、リチウム二次電池100が完成する。
(実施形態2)
次いで、第2の実施の形態について説明する。本実施形態2のリチウム二次電池200は、外部絶縁部材250の基部用凹部250fnの内側に設ける圧入ノッチ250fpの形態が、上記実施形態1の圧入ノッチ150fpの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1と同様であるので、上記実施形態1と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図7に、本実施形態2に係る外部絶縁部材250の基部用凹部250fnを上側から平面視した様子を示す。
次いで、第2の実施の形態について説明する。本実施形態2のリチウム二次電池200は、外部絶縁部材250の基部用凹部250fnの内側に設ける圧入ノッチ250fpの形態が、上記実施形態1の圧入ノッチ150fpの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1と同様であるので、上記実施形態1と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図7に、本実施形態2に係る外部絶縁部材250の基部用凹部250fnを上側から平面視した様子を示す。
本実施形態2のリチウム二次電池200のうち、外部絶縁部材250には、ケース蓋部材113側(下側)に凹み、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に開口する平面視六角形状の基部用凹部250fnが形成されている。この基部用凹部250fnが、本発明の第2凹部に相当すると共に、その全体が本発明の第2非円形凹部に相当する。この基部用凹部250fn内の6つの角部250fnc,250fnc,…のうち、3つの角部250fnc,250fnc,250fncには、これらの角部250fnc,250fnc,250fncを埋めるようにして、基部用凹部250fnの深さ方向(図7中、紙面と直交する方向)に延設された圧入ノッチ250fp,250fp,250fpが形成されている。そして、この基部用凹部250fn内に締結部材135の基部135fの六角部135f2を圧入することにより、締結部材135を外部絶縁部材250に仮保持させている。
このような形態のリチウム二次電池200も、外部絶縁部材250は、電極端子部材130,140にバスバーGT及びナットNTを締結する際に、締結部材135にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けた場合に、締結部材135の基部135fが軸線方向先端側に移動して、外部配置端子部133の外部接続部133gに当接するのを許容する形態とされている。また、外部絶縁部材250は、締結部材135に上記の引っ張り力を掛けたときでも、締結部材135の軸線周りの回転を規制し続ける形態とされている。
従って、バスバーGT及びナットNTを締結する前の状態においては、外部絶縁部材250が外部配置端子部材133及び締結部材135を保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結の際には、締結部材135がその軸線周りに回転するのを規制し続け、更にバスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材135の基部135fを外部配置端子部133の外部接続部133gに確実に当接させることができる。よって、電極端子部材130,140とバスバーGTとの導通不良を防止でき、また、使用時にナットNTが緩むことにより接触抵抗が上がって電極端子部材130,140が発熱するのを防止できる。その他、上記実施形態1と同様な部分は、上記実施形態1と同様な作用効果を奏する。
(実施形態3)
次いで、第3の実施の形態について説明する。本実施形態3のリチウム二次電池300は、締結部材335及び外部絶縁部材350の形態が、上記実施形態1等の締結部材135及び外部絶縁部材150,250の形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1等と同様であるので、上記実施形態1等と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図8及び図9に、一体化した状態の外部配置端子部材133、締結部材335及び外部絶縁部材350を示す。また、図10に、電極端子部材130,140にバスバーGTを当接させてナットNTで締結した様子を示す。
次いで、第3の実施の形態について説明する。本実施形態3のリチウム二次電池300は、締結部材335及び外部絶縁部材350の形態が、上記実施形態1等の締結部材135及び外部絶縁部材150,250の形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1等と同様であるので、上記実施形態1等と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図8及び図9に、一体化した状態の外部配置端子部材133、締結部材335及び外部絶縁部材350を示す。また、図10に、電極端子部材130,140にバスバーGTを当接させてナットNTで締結した様子を示す。
本実施形態3における締結部材335は、雄ネジ部335eと、円板部335f1及び六角部335f2からなる基部335fとから構成されている。このうち基部335fは、上記実施形態1等と同様に、外部配置端子部材133の外部接続部133gよりもケース蓋部材113側に配置されており、基部335fの基部表面335faが、外部接続部133gの接続部裏面133gbと隙間をあけた状態となっている。
この基部335fには、基部表面335fa側に凹み、ケース蓋部材113側に開口する平面視六角形状の凹部335fnが形成されている。具体的には、この凹部335fnは、ケース蓋部材113側(下側)に位置し、横断面が六角形状の柱状をなす柱状凹部335fn1と、この柱状凹部335fn1の基部表面335fa側(上側)に位置し、六角錐状をなす錐状凹部335fn2とからなる。なお、凹部335fnが本発明の第1凹部に相当し、柱状凹部335fn1が本発明の第1非円形凹部に相当する。
一方、本実施形態3における外部絶縁部材350は、外部配置端子部材133及び締結部材335を用いたインサート成形によって成形されている。これにより、外部絶縁部材350、外部配置端子部材133及び締結部材335が、図8及び図9に示すように、1つの部材として取り扱い可能となっている。
具体的には、外部絶縁部材350には、ケース蓋部材113側(下側)に凹み、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に開口する平面視矩形状の固定部用凹部350fmが形成されている。そして、この固定用凹部350fm内に外部配置端子部材133の固定部133eが収まって互いに接合することにより、外部配置端子部材133が外部絶縁部材350に保持されている。
具体的には、外部絶縁部材350には、ケース蓋部材113側(下側)に凹み、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に開口する平面視矩形状の固定部用凹部350fmが形成されている。そして、この固定用凹部350fm内に外部配置端子部材133の固定部133eが収まって互いに接合することにより、外部配置端子部材133が外部絶縁部材350に保持されている。
また、この外部絶縁部材350には、ケース蓋部材113とは逆側(上側)に突出する突出部350fnが形成されている。この突出部350fnは、ケース蓋部材113側(下側)に位置し、横断面が六角形状の柱状をなす柱状部350fn1と、この柱状部350fn1の基部表面335fa側(上側)に位置し、六角錐状をなす錐状部350fn2とからなる。なお、突出部350fnが本発明の突出部に相当し、柱状部350fn1が本発明の第1非円形柱状部に相当する。
そして、この突出部350fnが締結部材335の凹部335fnに収まって互いに接合することにより、締結部材335が外部絶縁部材350に仮保持されている。具体的には、突出部350fnの柱状部350fn1が凹部335fnの柱状凹部335fn1に収まって互いに接合すると共に、突出部350fnの錐状部350fn2が凹部335fnの錐状凹部335fn2に収まって互いに接合している。また、これにより、締結部材335が、その軸線周りに回転不能な状態となっている。
このようにインサート成形により一体化された外部絶縁部材350、外部配置端子部材133及び締結部材335は、締結部材335に、その軸線方向先端側(上側)に向けて、10N〜1000Nの引っ張り力を掛けたときに、締結部材335の基部335fが軸線方向先端側(上側)に移動する。その際、締結部材335の軸線周りの回転が規制された状態が維持される。そして、基部335fの基部表面335faが、外部配置端子部材133の外部接続部133gの接続部裏面133gbに当接する。
このため、図10に示すように、外部接続部133gの接続部表面133gaに、バスバーGTを当接させ、締結部材335の雄ネジ部335eにナットNTを締結したときに、締結部材335の軸線周りの回転が規制された状態を維持しつつ、締結部材335が軸線方向先端側に移動する。そして、基部335fの基部表面335faが、外部接続部133gの接続部裏面133gbに当接する。なお、本実施形態3では、ナットNTの締結により、締結部材335の基部335fが外部絶縁部材350の保持から解除される。
従って、本実施形態3のリチウム二次電池300も、電極端子部材130,140にバスバーGT及びナットNTを締結する前の状態においては、外部絶縁部材350が外部配置端子部133及び締結部材335を保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結の際には、締結部材335がその軸線周りに回転するのを規制しつつ、更にバスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材335の基部335fを外部配置端子部133の外部接続部133gに確実に当接させることができる。よって、電極端子部材130,140とバスバーGTとの導通不良を防止でき、また、使用時にナットNTが緩むことにより接触抵抗が上がって電極端子部材130,140が発熱するのを防止できる。
また、本実施形態3では、締結部材335の基部335fが、柱状凹部335fn1を含む凹部335fnを有する。また、外部絶縁部材350は、基部335fが軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、柱状凹部335fn1に嵌合すると共に周方向に係合する柱状部350fn1を含む突出部350fnを有する。この突出部350fnは、基部335fが軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で凹部335fn内に配置されている。このような構成とすることで、バスバーGT及びナットNTを電極端子部材130,140に締結する際に、締結部材335がその軸線周りに回転するのを規制できる。また、バスバーGT及びナットNTを締結する前の状態において、外部絶縁部材350が締結部材335を仮保持する一方、バスバーGT及びナットNTの締結後には、締結部材335の基部335fを外部配置端子部材133の外部接続部133gに当接させることができる。その他、上記実施形態1等と同様な部分は、上記実施形態1等と同様な作用効果を奏する。
(実施形態4)
次いで、第4の実施の形態について説明する。本実施形態4に係る車両700は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を複数搭載したものである。具体的には、図11に示すように、この車両700は、エンジン740、フロントモータ720及びリアモータ730を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両700は、車体790、エンジン740、これに取り付けられたフロントモータ720、リアモータ730、ケーブル750、インバータ760を備える。更に、この車両700は、複数のリチウム二次電池100を自身の内部に有する組電池710を備え、この組電池710による電気エネルギーを、フロントモータ720及びリアモータ730の駆動に利用している。
次いで、第4の実施の形態について説明する。本実施形態4に係る車両700は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を複数搭載したものである。具体的には、図11に示すように、この車両700は、エンジン740、フロントモータ720及びリアモータ730を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両700は、車体790、エンジン740、これに取り付けられたフロントモータ720、リアモータ730、ケーブル750、インバータ760を備える。更に、この車両700は、複数のリチウム二次電池100を自身の内部に有する組電池710を備え、この組電池710による電気エネルギーを、フロントモータ720及びリアモータ730の駆動に利用している。
前述したように、リチウム二次電池100は、従来に比して、リチウム二次電池100を安価にすることができ、また、リチウム二次電池100の信頼性を向上させることができる。また、電極端子部材130,140とバスバーGTとの導通不良を防止でき、また、使用時にナットNTが緩むことにより電極端子部材130,140が発熱するのを防止できる。従って、このリチウム二次電池100を搭載する車両700を安価にすることができると共に、車両700の信頼性を向上させることができる。
(実施形態5)
次いで、第5の実施の形態について説明する。本実施形態5のハンマードリル800は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を含むバッテリパック810を搭載した電池使用機器である。図12に示すように、このハンマードリル800は、本体820の底部821に、バッテリパック810が収容されており、このバッテリパック810を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
次いで、第5の実施の形態について説明する。本実施形態5のハンマードリル800は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を含むバッテリパック810を搭載した電池使用機器である。図12に示すように、このハンマードリル800は、本体820の底部821に、バッテリパック810が収容されており、このバッテリパック810を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
前述したように、リチウム二次電池100は、従来に比して、リチウム二次電池100を安価にすることができ、また、リチウム二次電池100の信頼性を向上させることができる。また、電極端子部材130,140とバスバーGTとの導通不良を防止でき、また、使用時にナットNTが緩むことにより電極端子部材130,140が発熱するのを防止できる。従って、このリチウム二次電池100を搭載するハンマードリル800を安価にすることができると共に、ハンマードリル800の信頼性を向上させることができる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態1〜5に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態1〜5では、電池として、リチウム二次電池100,200,300を例示したが、例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の種類の二次電池などにも、本発明を適用できる。
また、上記実施形態1〜5では、捲回型の発電要素(電極体120)を有する電池100,200,300を例示したが、積層型の発電要素を有する電池などにも、本発明を適用できる。
例えば、上記実施形態1〜5では、電池として、リチウム二次電池100,200,300を例示したが、例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の種類の二次電池などにも、本発明を適用できる。
また、上記実施形態1〜5では、捲回型の発電要素(電極体120)を有する電池100,200,300を例示したが、積層型の発電要素を有する電池などにも、本発明を適用できる。
100,200,300 リチウム二次電池(電池)
110 電池ケース
111 ケース本体部材
111h 開口
113 ケース蓋部材
113h 端子挿通孔
120 電極体(発電要素)
130 正極電極端子部材(電極端子部材)
131 要素接続部材(要素接続部)
131e 要素接続本体部
131f 挿通部
131g リベット部
133 外部配置端子部材(外部配置端子部)
133e 固定部
133eh 開口
133f 中間部
133g 外部接続部
133gh ネジ挿通孔
135,335 締結部材
135e,335e 雄ネジ部
135f,335f 基部
137 延出部材
140 負極電極端子部材(電極端子部材)
150,250,350 外部絶縁部材(絶縁部材)
160 シールゴム
170 内部絶縁部材
700 車両
710 組電池(電池)
800 ハンマードリル(電池搭載機器)
810 バッテリパック(電池)
GT バスバー(外部の接続端子)
NT ナット
110 電池ケース
111 ケース本体部材
111h 開口
113 ケース蓋部材
113h 端子挿通孔
120 電極体(発電要素)
130 正極電極端子部材(電極端子部材)
131 要素接続部材(要素接続部)
131e 要素接続本体部
131f 挿通部
131g リベット部
133 外部配置端子部材(外部配置端子部)
133e 固定部
133eh 開口
133f 中間部
133g 外部接続部
133gh ネジ挿通孔
135,335 締結部材
135e,335e 雄ネジ部
135f,335f 基部
137 延出部材
140 負極電極端子部材(電極端子部材)
150,250,350 外部絶縁部材(絶縁部材)
160 シールゴム
170 内部絶縁部材
700 車両
710 組電池(電池)
800 ハンマードリル(電池搭載機器)
810 バッテリパック(電池)
GT バスバー(外部の接続端子)
NT ナット
Claims (6)
- 発電要素と、
開口をなし、前記発電要素を収容するケース本体部材、及び、このケース本体部材の前記開口を閉塞するケース蓋部材を有する電池ケースと、
前記電池ケースの内部で前記発電要素に接続すると共に、前記ケース蓋部材上に延出し、外部の接続端子が締結される電極端子部材と、
前記電極端子部材と前記ケース蓋部材との間を絶縁する絶縁部材と、を備える
電池であって、
前記電極端子部材は、
前記電池ケースの内部から前記ケース蓋部材上に延出する延出部材と、
前記電池ケースの外部のうち前記ケース蓋部材上に位置する締結部材と、を有し、
前記延出部材は、
電池ケースの外部のうち前記ケース蓋部材上に位置する外部配置端子部であって、
前記ケース蓋部材に沿って延び、前記絶縁部材を介して前記ケース蓋部材に固定された固定部、
この固定部に連なり、前記ケース蓋部材から離れる方向に延びる中間部、及び、
この中間部に連なり、前記ケース蓋部材に沿って延び、自身を貫通するネジ挿通孔が形成された外部接続部、を含むZ字状をなす
外部配置端子部を有し、
前記締結部材は、
前記ケース蓋部材に直交する方向に延びる形態に前記外部配置端子部の前記ネジ挿通孔に挿通され、外周に雄ネジが形成された雄ネジ部と、
この雄ネジ部よりも径大で、この雄ネジ部及び前記外部配置端子部の前記外部接続部よりも前記ケース蓋部材側に位置する基部と、を含み、
前記絶縁部材は、
少なくとも、前記外部配置端子部の前記固定部と前記ケース蓋部材との間、及び、前記締結部材の前記基部と前記ケース蓋部材との間に介在してこれらの間を絶縁しつつ、
前記外部配置端子部の前記固定部を保持すると共に、前記締結部材の前記基部を軸線周りに回転不能に仮保持してなり、
前記締結部材にその軸線方向先端側に向けて10N〜1000Nの引っ張り力を掛けた場合に、前記基部が前記軸線方向先端側に移動して、前記外部配置端子部の前記外部接続部に当接すると共に、前記締結部材の軸線周りの回転を規制し続ける形態とされてなる
電池。 - 請求項1に記載の電池であって、
前記締結部材の前記基部は、
前記蓋部材側に開口し、前記蓋部材側とは逆側に凹む第1凹部であって、横断面が非円形の柱状をなす第1非円形凹部を含む第1凹部を有し、
前記絶縁部材は、
前記蓋部材側とは逆側に突出する突出部であって、
横断面が非円形の柱状をなし、前記基部が前記軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、前記第1非円形凹部に嵌合すると共に周方向に係合する第1非円形柱状部を含み、かつ、
少なくとも前記基部が前記軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で前記第1凹部内に配置されてなる
突出部を有する
電池。 - 請求項1に記載の電池であって、
前記締結部材の前記基部は、
横断面が非円形の柱状をなす第2非円形柱状部を含み、
前記絶縁部材は、
前記蓋部材側に凹み、前記蓋部材側とは逆側に開口する第2凹部であって、
横断面が非円形の柱状をなし、前記基部が前記軸線方向先端側に移動する前においても移動した後においても、前記第2非円形柱状部が嵌合すると共に周方向に係合する第2非円形凹部を含み、かつ、
少なくとも前記基部が前記軸線方向先端側に移動を開始する際に、10N未満の抵抗を生じる形態で前記基部を収容してなる
第2凹部を有する
電池。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電池であって、
前記絶縁部材を、
少なくとも前記外部配置端子部及び前記締結部材を用いたインサート成形によって成形してなる
電池。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の前記電池を搭載し、この電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両。
- 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の前記電池を搭載し、この電池をエネルギー源の少なくとも1つとして使用する電池使用機器。
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