JP3938063B2 - 蓄電素子の端子構造および蓄電素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池やキャパシタの蓄電素子の端子構造およびそれを用いた蓄電素子に関する。さらに詳細には、外部短絡が起きないようにした蓄電素子の端子構造およびそれを用いた蓄電素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、エネルギー密度が高いことから、リチウムイオン二次電池などの電池や、電気二重層の原理を利用したキャパシタが広く使用されている。そして、環境問題や資源問題などから、このような高性能な電池やキャパシタの蓄電素子が自動車の駆動用電源として使用され始めている。このような蓄電素子としての1つとして、例えば、特開2002−231192号公報に開示されたものがある。この特開2002−231192号公報に開示されたものを含めて、一般的な蓄電素子では、密閉されたケース内に、電極体を挿入してこの電極体に正極と負極とを接続し、それら正極と負極との間に電極反応を生じさせて電力を取り出すようになっている。
【0003】
そして、このような蓄電素子の端子構造に着目すると、図6に示すように、正極端子12と負極端子13とがケース11から突出して設けられている。これら正極端子12および負極端子13とは、図7に示すように、樹脂製のカラー21およびガスケット30を介してナット22によりケース11に取り付けられている。このように樹脂製のカラー21およびガスケット30を介して、ケース11に正極端子12および負極端子13とを取り付けることにより、正極端子12とケース11との電気絶縁および負極端子13とケース11との電気絶縁、さらに端子取り付け部分の気密性を確保するようになっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−231192号公報(第2〜3頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の蓄電素子の端子構造では、外部短絡が起こるおそれがあるという問題があった。例えば、図8に示すように、正極端子12あるいは負極端子13に水滴25が付着すると、その水滴25により正極端子12とケース11、あるいは負極端子13とケース11とが電気的に接続されてしまうため外部短絡が生じるのである。ここで、図8に示す水滴25よりも小さい水滴であっても、ナット22とケース11とが電気的に接続されてしまうので外部短絡が生じてしまう。そして、このようなことが正極端子12および負極端子13との両方で起こると、蓄電素子全体が外部短絡状態となり、蓄電素子としての機能を満足することができなくなってしまう。
【0006】
このように現状の平面的な形状のガスケット30では、正極端子12とケース11あるいは負極端子13とケース11とが外部短絡することを防止することができなかった。なお、ガスケット30を大きくしても、水滴は水平方向へ広がるため外部短絡の発生を防止することはできない。
【0007】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、水滴などが付着した場合であっても、外部端子とケースとが外部短絡することがない蓄電素子の端子構造および蓄電素子を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る蓄電素子の端子構造は、電極体を収納する導電性のケースと、電力を取り出す外部端子と、前記外部端子と前記ケースとの間を絶縁するための絶縁シール材とを備える蓄電素子の端子構造において、前記外部端子にはねじが形成され、前記ねじにナットを螺合させて前記絶縁シール材を介して締め付けることにより前記外部端子が前記ケースに取り付けられており、前記絶縁シール材は、前記外部端子の軸方向に沿って前記ナットを囲い込むように前記ナットよりも高く形成された壁部を有することを特徴とするものである。
【0009】
この蓄電素子の端子構造では、外部端子とケースとの間を絶縁するための絶縁シール材は、外部端子の軸方向に沿ってナットを囲い込むようにナットよりも高く形成された壁部を有するので、外部端子に水滴などが付着した場合には、その付着物により外部端子とケースとが電気的に接続されることを防止することができる。すなわち、壁部は外部端子の軸方向に沿ってナットを囲い込むようにナットよりも高く形成されているので、水滴などの付着物が分断され、絶縁シール材とケースとにそれぞれ付着するからである。このように、外部端子とケースとが電気的に接続されないので、蓄電素子全体としても外部短絡状態になることがない。
【0010】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る蓄電素子は、上記した端子構造を有することを特徴とするものである。
【0011】
この蓄電素子では、上記した端子構造を用いているので、外部端子とケースとが電気的に接続されないため、蓄電素子全体としても外部短絡状態になることがない。したがって、外部環境に左右されることなく蓄電素子としての機能を十分に発揮させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蓄電素子の端子構造および蓄電素子を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、電池ケースの上面に外部端子が取り付けられ、その外部端子を上向きにした状態で使用する電池に本発明を適用したものである。
【0013】
そこでまず、本実施の形態に係る電池の概略構成を図1に示す。図1は、電池の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る電池10は、図1に示すように、角型形状をなすものであり、電池ケース11の上面に、正極端子12と負極端子13とが設けられている。
【0014】
電池ケース11は、上面が開口した直方体形状の電池缶11aと、その開口にはめ込まれる蓋板11bとによって構成されている。これら電池缶11aおよび蓋板11bは、電解液に侵されないとともに、容易に変形しない程度の機械的強度を必要とすることから、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいはステンレス鋼などが使用される。そして、電池缶11aと蓋板11bとが溶接などによって接合されて電池ケース11が構成されている。
【0015】
ここで、電池ケース11内に、電解液とともに挿入される電極体(図示せず)は、集電箔の表面に起電反応あるいは蓄電反応の素となる活物質を層状に形成させて正極および負極をセパレータを介して積層させたものである。電極の積層方法としては、正極および負極ともに数枚から数十枚を使用し、この正極および負極を1枚ずつ交互に積み重ねるように積層しても良いし(積層型)、帯状の長い正極および負極を1枚ずつ使用し、この正極および負極をロール状あるいは扁平ロール状に巻回するように積層しても良い(巻回型)。
【0016】
そして、蓋板11bには2つの貫通孔が形成されており、これらの貫通孔から正極端子12と負極端子13とが突出して固定されている。これら正極端子12と負極端子13とは、電極体に接続されている。これら正極端子12と負極端子13とは、電気導電性がありかつ電気化学的な反応によって電解液に溶出しないことが必要であることから、ニッケル、アルミニウム等が使用される。そして、正極端子12と負極端子13のそれぞれの取付部において、電池ケース11との電気絶縁および気密性を確保するために、樹脂製のガスケット20が装着されている。
【0017】
続いて、本発明の特徴部分である端子の取付構造について、図2および図3を参照しながら説明する。図2は、電池10の正極端子12の取付構造を示す断面図である。図3は、正極端子12の取付構造を示す分解斜視図である。なお、端子の取付構造は、正極も負極も同様であるから、ここでは正極端子12について説明する。図2および図3に示すように、正極端子12の取付部は、正極端子12と、ガスケット20と、カラーと21、ナット22とにより構成されている。そして、正極端子12は、カラー21を介して裏面側から蓋板11bの貫通孔に挿入されている。この状態で、正極端子12は蓋板11bから突出している。そして、その突出している正極端子12に対して、ガスケット20が上方から挿入されている。すなわち、蓋板11bは、ガスケット20とカラー21とに挟まれている。そして、正極端子12の上方からナット22を締め付けることにより、正極端子12が蓋板11bに取り付けられる。ここで、ガスケット20およびカラー21は樹脂部材であるから、これらにより正極端子12と電池ケース11との電気絶縁、および正極端子12の取付部の気密性を確保するようになっている。これにより、電池10は密閉構造となるのである。
【0018】
ここで、水滴が端子付近に付着した場合について図4を用いて説明する。図4は、水滴25が付着した状態を示す正極端子12の部分の断面図である。図4に示すように、水滴25が正極端子12に付着すると、その水滴25が小さいうちはガスケット20内に留まっている。このため、水滴によって正極端子12と蓋板11bとが電気的に接続されることはない。
【0019】
その後、水滴25の付着量が増加して水滴が大きくなってくると、ガスケット20内からはみ出す。このとき、ガスケット20には壁部20aが形成されているため、大きくなった水滴25は、図4に示すように、ガスケット20内に留まるものと蓋板11b上に落下するものとに分割される。このため、水滴25によって正極端子12と蓋板11bとが電気的に接続されることがない。
【0020】
また、負極端子13の端子構造も同様のものであるから、同様の現象が生じる。つまり、負極端子13に水滴25が付着した場合も、その水滴25によって負極端子12と蓋板11bとが電気的に接続されることはない。
【0021】
したがって、正極端子12および負極端子13の両方に水滴25が付着したとしても、正極端子12および負極端子13は蓋板11bと電気的に接続されることはないので外部短絡が起こらない。このように、非常な簡単な構成により、外部短絡が起こらないようにすることができる。
【0022】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る電池10では、電極体を収納する導電性の電池ケース11と電力を取り出すための正極端子12および負極端子13との電気絶縁を確保するためのガスケット20が、正極端子12および負極端子13の軸方向に沿って形成された壁部20aを有するので、正極端子12および負極端子13に水滴25が付着した場合に、その水滴25が大きくなってくると分断され、ガスケット20内と蓋板11b上にそれぞれ付着する。したがって、水滴25によって正極端子12あるいは負極端子13と電池ケース11とが電気的に接続されることがない。これにより、外部短絡が起きないので、電池10全体としても外部短絡状態になることがない。したがって、電池10は外部環境に左右されることなくその機能を十分に発揮することができる。
【0023】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、従来から使用されているガスケットとは異なる形状のガスケット20を用いているが、図5に示すように、従来の平面的なガスケット30を用いたまま、その外縁に沿って円筒状の壁部材40をはめ込んでもよい。この場合には、ガスケット30と壁部材40とのはめあいは、しまりばめができるように設計すればよい。ただし、安全性を考慮する場合には、壁部材40の外側からリング41など(金属製のもが好ましい)で締め付けるのがよい。また、上記実施の形態では、電池10について説明したが、もちろんキャパシタに対しても本発明を適用することができる。
【0024】
また、上記した実施の形態では、ケースの上面に正極端子および負極端子を備えたタイプの電池について説明したが、例えば、円筒状のケースの両端部の反対側に正極端子、負極端子が備わるタイプの電池にも本発明を適用することができる。この場合には、電池の使用形態で上向きとなるケースの端部に備わる端子が本発明に係る端子構造となっていればよい。
【0025】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る蓄電素子の端子構造は、電極体を収納する導電性のケースと、電力を取り出す外部端子と、前記外部端子と前記ケースとの間を絶縁するための絶縁シール材とを備える蓄電素子の端子構造において、前記絶縁シール材は、前記外部端子の軸方向に沿って形成された壁部を有するので、外部端子に水滴などが付着した場合には、その付着物により外部端子とケースとが電気的に接続されることを防止することができる。
【0026】
また、本発明に係る蓄電素子は、上記した端子構造を有するので、外部端子とケースとが電気的に接続されないため、蓄電素子全体としても外部短絡状態になることがない。したがって、外部環境に左右されることなく蓄電素子としての機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る電池を示す斜視図である。
【図2】端子取付部の構造を示す断面図である。
【図3】端子取付部を示す分解斜視図である。
【図4】端子に水滴が付着したときの様子を示す断面図である。
【図5】端子取付部の変形例を示す断面図である。
【図6】従来の蓄電素子の端子構造を示す斜視図である。
【図7】従来の端子取付部の構造を示す断面図である。
【図8】従来の端子取付部に水滴が付着したときの様子を示す断面図である。
【符号の説明】
10 電池
11 電池ケース
11a 電池缶
11b 蓋板
12 正極端子
13 負極端子
20 ガスケット
20a 壁部
Claims (2)
- 電極体を収納する導電性のケースと、電力を取り出す外部端子と、前記外部端子と前記ケースとの間を絶縁するための絶縁シール材とを備える蓄電素子の端子構造において、
前記外部端子にはねじが形成され、前記ねじにナットを螺合させて前記絶縁シール材を介して締め付けることにより前記外部端子が前記ケースに取り付けられており、
前記絶縁シール材は、前記外部端子の軸方向に沿って前記ナットを囲い込むように前記ナットよりも高く形成された壁部を有することを特徴とする蓄電素子の端子構造。 - 請求項1に記載する端子構造を有することを特徴する蓄電素子。
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