JP5928536B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極端子を有する蓄電装置に関する。

ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この二次電池では、ケース内に電極組立体が収容され、電極組立体に電極端子が電気的に接続されている。電極端子は、ケースの蓋体の貫通孔を通ってケースの内部から外部に突出している。そして、特許文献１に記載の二次電池では、電極端子の先端の端面にバスバーを接触させて電極端子とバスバーとを接続することにより、二次電池同士がバスバーで接続されている。

特開２０１４−１０２８９８号公報

ところで、電極端子とバスバーとの接触抵抗を小さくするために、電極端子とバスバーとの接触面積を大きくすることが望まれている。電極端子におけるバスバーとの接触面積を大きくするためには、例えば電極端子の先端においてバスバーと接触する端面（バスバー接触面）の平面度を高くすることが望ましい。

ここで、特許文献１に記載の二次電池では、電極端子の外周面にねじ部が形成されている。そして、電極端子をケースに固定させるために、電極端子のねじ部にケースの外側からナットが螺合されている。こうした電極端子のねじ部は、電極端子の軸方向における先端を含む所定範囲に形成されているため、ねじ部の加工によって電極端子の先端の端面に変形やバリ等が生じ、電極端子の先端の端面に位置するバスバー接触面の平面度が低下するおそれがある。

本発明の目的は、電極端子へのねじ部の加工に伴ってバスバー接触面の平面度が低下することを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する蓄電装置は、電極がセパレータを介して交互に積層された電極組立体と、電極組立体が収容されているケースと、電極組立体と電気的に接続されているものであって、ケースの壁部から外部に突出している円筒状の極柱部を有した電極端子と、を備える蓄電装置である。そして、電極端子（極柱部）は、軸方向の先端に位置する端面をバスバーが面接触されるバスバー接触面としており、外周面にケースの外側からナットが螺合されるねじ部を有しており、極柱部の外周面のうち、軸方向における先端から基端に向けた所定位置までの範囲には、ねじ部が形成されていないことにより軸方向に沿った外径が一定となる非ねじ部が位置している。

上記構成によれば、非ねじ部を有することは、電極端子へのねじ部の加工の際、電極端子の軸方向における先端から基端に向けた所定位置までの範囲には、ねじ部の加工を施さないことであるため、電極端子へのねじ部の加工に伴って生じる変形やバリ等が、電極端子（極柱部）の先端の端面にまで及びにくくなる。したがって、電極端子へのねじ部の加工に伴ってバスバー接触面の平面度が低下することを抑制することができる。

上記構成によれば、非ねじ部が位置する部分での電極端子の外径が電極端子の軸方向に沿って一定であるため、電極端子の先端の端面の面積を最大限保持しつつ、電極端子に非ねじ部を位置させることができる。
上記蓄電装置において、前記極柱部は、軸方向における前記先端から基端に向けて延びる挿入穴を有し、この挿入穴は、前記端面に開口し該挿入穴に挿入される冶具が係合可能な係合穴と、この係合穴に連通し前記バスバーを貫通したボルトが螺合されるねじ穴とから構成されている。

上記蓄電装置において、前記蓄電装置の好適な例としては、二次電池を挙げることができる。

本発明によれば、電極端子へのねじ部の加工に伴ってバスバー接触面の平面度が低下することを抑制することができる。

電池モジュールの一部を示す斜視図。 二次電池の外観を示す斜視図。 二次電池の正極端子を拡大して示す断面図。

以下、蓄電装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、隣り合う複数の二次電池２０がバスバー１１によって接続されることにより、電池モジュール１０が構成されている。バスバー１１は、平板状であり、ボルト１２によって各二次電池２０に固定されている。

図２に示すように、蓄電装置としての二次電池２０は、ケース２１に電極組立体２２が収容されている。電極組立体２２は、正極活物質層を有する正極電極と、負極活物質層を有する負極電極とが、セパレータを介して交互に積層されて構成されている。また、ケース２１には、電極組立体２２とともに電解液も収容されている。ケース２１は、有底筒状のケース本体２３と、ケース本体２３に電極組立体２２を挿入する開口部を閉塞する平板状の蓋体２４とから構成されている。ケース本体２３と蓋体２４とは、何れも金属製（例えば、ステンレス製やアルミニウム製）である。また、この実施形態の二次電池２０は、リチウムイオン電池である。

電極組立体２２には、電極端子としての負極端子２６及び正極端子２７が電気的に接続されている。以下、図３を参照して端子２６，２７について説明する。なお、以下では正極端子２７の構成について説明するが、正極端子２７を負極端子２６に読みかえれば、以下の説明は負極端子２６についての説明となる。

図３に示すように、正極端子２７は、板状の基部３１と、基部３１の中央から立設する円筒状の極柱部３２と、を有している。基部３１は、ケース２１内に位置しており、極柱部３２はケース２１外に向けて基部３１から突出している。具体的には、極柱部３２は、壁部としての蓋体２４に設けられた貫通孔２５を貫通してケース２１の外部に突出している。そして、蓋体２４における貫通孔２５の内周面と極柱部３２の外周面との間に、ケース２１から正極端子２７を絶縁するための絶縁リング２８が取り付けられている。

極柱部３２は、外周面にねじ部としての雄ねじ部３３を有している。正極端子２７の極柱部３２の軸方向において、極柱部３２の基部３１側の端部を基端３２ａとし、基端３２ａとは反対側の端部を先端３２ｂとすると、雄ねじ部３３は、極柱部３２の先端３２ｂから基端３２ａまでの外周面のうち、先端３２ｂから基端３２ａ側に所定距離ずれた位置である所定位置から基端３２ａまでの範囲に形成されている。すなわち、極柱部３２の先端３２ｂから基端３２ａまでの外周面のうち、先端３２ｂから基端３２ａに向けた所定位置までの範囲には、雄ねじ部３３が形成されていない非ねじ部３３ａが位置している。なお、上記所定距離及び上記所定位置は、極柱部３２への雄ねじ部３３の加工に伴う変形やバリ等の影響が、極柱部３２の先端３２ｂに位置する先端面３２ｃに及ばない距離及び位置にそれぞれ設定されている。

そして、極柱部３２の雄ねじ部３３にケース２１外からナット４０を螺合することによって、正極端子２７がケース２１に固定されている。なお、本実施形態における非ねじ部３３ａは、ケース２１外においてナット４０から突出する極柱部３２の部分の外周面に位置している。また、非ねじ部３３ａが位置する部分での極柱部３２の外径は、ナット４０の内径と同程度であり、ナット４０に挿通可能な程度の外径となっている。また、本実施形態における非ねじ部３３ａが位置する部分での極柱部３２の外径は、正極端子２７の軸方向に沿って一定である。

極柱部３２の先端３２ｂに位置する先端面３２ｃは、極柱部３２の軸方向に対して直交する方向に延びている。そして、極柱部３２は、先端面３２ｃから基部３１に向けて延びる挿入穴３４を有している。挿入穴３４は、極柱部３２の先端面３２ｃに開口する六角形状の係合穴３５と、係合穴３５よりも極柱部３２における基端３２ａ側に位置し、係合穴３５と連通するねじ穴３６と、から構成されている。係合穴３５は、極柱部３２にナット４０が螺合されるときに、極柱部３２とナット４０とが供回りしないように六角柱状の治具が挿入される穴である。また、ねじ穴３６は、内周面に雌ねじを有している。

二次電池２０にバスバー１１を固定するときには、バスバー１１と極柱部３２の先端面３２ｃとを面接触させた状態で、バスバー１１を貫通したボルト１２をねじ穴３６に螺合する。すなわち、極柱部３２の先端面３２ｃのうち、係合穴３５の開口を除く部分が、バスバー１１と接触するバスバー接触面として機能する。

次に、本実施形態の二次電池２０の作用について説明する。
端子２６，２７の極柱部３２の先端３２ｂから基端３２ａにおける外周面のうち、先端３２ｂから所定位置までの範囲に非ねじ部３３ａが位置している。このため、端子２６，２７の極柱部３２への雄ねじ部３３の加工は、先端３２ｂから基端３２ａ側に所定距離ずれた所定位置から行われる。よって、非ねじ部３３ａが存在する分、極柱部３２の先端面３２ｃには変形やバリ等が及びにくくなり、極柱部３２の先端面３２ｃの平面度が低下しにくくなる。

二次電池２０同士をバスバー１１で接続するときには、バスバー１１を端子２６，２７の極柱部３２の先端面３２ｃに載せてボルト１２をねじ穴３６に螺合する。すると、バスバー１１は、端子２６，２７の極柱部３２における先端面３２ｃに面接触して、端子２６，２７に固定される。

したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）端子２６，２７の極柱部３２の先端３２ｂから基端３２ａにおける外周面のうち、先端３２ｂから所定位置までの範囲に非ねじ部３３ａが位置している。このため、端子２６，２７の極柱部３２への雄ねじ部３３の加工に伴って、端子２６，２７の極柱部３２の先端面３２ｃの平面度が低下することを抑制することができる。よって、極柱部３２における先端３２ｂから雄ねじ部３３が形成されている場合と比較して、端子２６，２７とバスバー１１との接触面積が大きくなる。

（２）非ねじ部３３ａが位置する部分での極柱部３２の外径は、端子２６，２７の極柱部３２の軸方向に沿って一定である。このため、端子２６，２７の極柱部３２における先端面３２ｃの面積を最大限保持しつつ、端子２６，２７の極柱部３２に非ねじ部３３ａを位置させることができる。

（３）端子２６，２７は、極柱部３２の内部に挿入穴３４が形成されている分だけ、極柱部３２の軸方向に直交する方向（径方向）における厚みが小さい。このため、端子２６，２７の極柱部３２への雄ねじ部３３の加工に伴って極柱部３２に変形が生じやすく、極柱部３２の先端面３２ｃの平面度が低下しやすい。こうして端子２６，２７の極柱部３２の先端面３２ｃの平面度が低下しやすい形態であっても、非ねじ部３３ａを設けることで、極柱部３２の先端面３２ｃの平面度の低下を抑えることができる。

（４）正極端子２７は、母材としてアルミニウム等を用いており、防錆の目的でその表面にニッケル等のめっき加工が施されることがある。本実施形態では、正極端子２７の極柱部３２における先端３２ｂから雄ねじ部３３を形成する場合と比較して、極柱部３２の先端面３２ｃの平面度を向上させることができるため、極柱部３２の先端面３２ｃへのめっき加工をスムーズに行うことができ、正極端子２７へのめっき工程に要するコストを抑えることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
○ 端子２６，２７の極柱部３２の雄ねじ部３３にナット４０が螺合した状態で、ナット４０の内部に位置する極柱部３２の部分の外周面に、非ねじ部３３ａの一部又は全てが位置していても良い。こうした形態によれば、ケース２１外においてナット４０から突出する極柱部３２の部分が少なくなるため、ナット４０とバスバー１１との間の隙間を小さくすることができ、その分だけ二次電池２０を小型化させることができる。

○ 負極端子２６と正極端子２７とのいずれか一方のみが、極柱部３２に非ねじ部３３ａを有するようにしても良い。
○ 負極端子２６や正極端子２７は、ケース本体２３を構成する壁部から突出させても良い。

○ 二次電池２０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

○ 本発明を、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に具体化してもよい。

１１…バスバー、２０…二次電池、２１…ケース、２２…電極組立体、２４…蓋体、２６…負極端子、２７…正極端子、３１…基部、３２…極柱部、３２ａ…基端、３２ｂ…先端、３２ｃ…先端面、３３…雄ねじ部、３３ａ…非ねじ部、４０…ナット。

Claims (3)

1. 電極がセパレータを介して交互に積層された電極組立体と、前記電極組立体が収容されているケースと、前記電極組立体と電気的に接続されているものであって、前記ケースの壁部から外部に突出している円筒状の極柱部を有した電極端子と、を備える蓄電装置であって、
   前記極柱部は、軸方向の先端に位置する端面をバスバーが面接触されるバスバー接触面としており、外周面に前記ケースの外側からナットが螺合されるねじ部を有しており、
   前記極柱部の外周面のうち、軸方向における前記先端から基端に向けた所定位置までの範囲には、前記ねじ部が形成されていないことにより軸方向に沿った外径が一定となる非ねじ部が位置していることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記極柱部は、軸方向における前記先端から基端に向けて延びる挿入穴を有し、
   前記挿入穴は、前記端面に開口し前記挿入穴に挿入される冶具が係合可能な係合穴と、前記係合穴に連通し前記バスバーを貫通したボルトが螺合されるねじ穴とから構成されている請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記蓄電装置は二次電池である請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。