JP6011344B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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Description

本発明は、非電解質二次電池等の電池を含む蓄電素子に関する。
非水電解質二次電池等の電池では、電池容器内に収容された電極体の正極と負極は正負の集電体を介して正負の外部端子に電気的に接続されている。電池容器の上端開口を封止する蓋体の上面(外面)には、外部端子の少なくとも一部が配置されている。外部端子と蓋体の上面との間には絶縁のための上パッキンが介在している
特許文献1に開示された電池では、上パッキンのうち外部端子が配置されている部分とは異なる部分(突出部)に蓋体の上面から上向きに突出する突起を貫通させ、蓋体の上面に対して上パッキンの回転を防止している。
特開2009−283335号公報
特許文献1に記載の上パッキンが備える突出部は単なる板状である。かかる板状の突出部を設けることは、上パッキンの軽量化や上パッキンの製造に要する材料節減の要請に反する。また、確実な回り止め及び、製造時に上パッキンが蓋体から外れるのを防ぐために突起の先端を押し広げて蓋体に対して突出部をかしめ接合する場合、単なる板状の突出部では厚み方向の圧縮に対する面方向の変形(逃げ)の余地が少ない。そのため、かしめ接合時に突出部に割れ等の損傷が生じるおそれがある。換言すれば、単なる板状の突出部はかしめ接合に適さない。
本発明は、軽量化と材料節減を図りつつパッキンの蓋体に対する回転を確実に防止することを課題とする。
本発明の第1の態様は、
外装体と、
前記外装体から外部に露出する上面を含む板状体と、前記板状体の下面から突出する軸部とを備える外部端子と、
前記外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、
前記外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
前記外装体は、外方に向かって膨出し、外面側に前記外部端子の板状体が配置される膨出部と、該膨出部の近傍に形成され、外方に向かって突出する複数の突起を備え、
前記板状体と前記外装体の膨出部との間に介在し、前記膨出部に係合する本体と、前記本体から延びる突出部とを有するパッキンを、さらに備え、
前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延び、前記外装体の前記各突起が挿通する挿通孔をそれぞれ形成された複数の舌状片を備え、
前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭く、
前記各突起は、前記各舌状片の挿通孔にそれぞれ挿通された後、前記外装体に対してかしめ接合される構成としたものである。
前記構成によれば、かしめ接合に必要な箇所として突出部を形成しただけの構成であるので、パッキンの軽量化とその製造に要する材料低減を図ることができる。また、突出部を構成する複数の舌状片は、別々に本体から延びているので、突起によるかしめ接合時に個々の突出部の厚み方向の圧縮に対する面方向の変形(逃げ)の余地を確保でき、かしめ接合時のパッキンの割れ等の損傷を確実に防止できる。この結果、突出部を蓋体に対して確実にかしめ接合できるため、パッキンの外装体に対する回転を確実に防止でき、製造時にパッキンが外装体から外れることも確実に防止できる。
前記パッキンの前記舌状片は、間隔を空けて隣接して配置するようにしてもよい。
前記パッキンの前記舌状片は、前記本体を挟んで少なくとも1つが反対側に配置されてもよい。
前記外装体の前記突起は、前記外装体に別部材を一体化してもよい。
個々の前記外装体の前記突起は、前記外装体の一部を突出させてなる構成であってもよい。この場合、突起は、プレス加工等により簡単かつ安価に形成することができる。
前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え、
前記外装体の前記突起は、正極側と負極側とで形状を相違させ、
前記正極側と前記負極側とにそれぞれ配置される前記パッキンの前記舌状片に形成した挿通孔は、対応する各極性の突起のみが挿通されるようになっている形状であるのが好ましい。
前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え
前記外装体の前記突起は、正極側と負極側とで位置をずらせるようにしてもよい。
前記構成によれば、正極側と負極側とでパッキン及び外部端子の装着間違いを確実に防止することができる。
前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延びる舌状片であり、前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭いものであってもよい。
また、本発明の第2の態様は、
外装体と、
前記外装体から外部に露出する上面を含む板状体と、前記板状体の下面から突出する軸部とを備える外部端子と、
前記外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、
前記外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え、
前記外装体は、外方に向かって膨出し、外面側に前記外部端子の板状体がそれぞれ配置される一対の膨出部と、各膨出部の近傍に形成され、外方に向かって突出する突起とをそれぞれ形成され、
前記外部端子の板状体と前記外装体の膨出部との間に介在し、前記膨出部に係合する本体と、前記本体からそれぞれ延びる突出部とを有するパッキンを、さらに備え、
前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延び、前記外装体の突起が挿通する挿通孔を形成された舌状片を備え
前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭
前記突起は、前記舌状片の挿通孔にそれぞれ挿通された後、前記外装体に対してかしめ接合される構成としたものである。

前記外装体の前記膨出部は、正極側と負極側とで形状が相違するのが好ましい。
この構成によれば、正極側と負極側とでパッキン及び外部端子の装着間違いを確実に防止することができる。
前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延びる舌状片であり、前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭いものであってもよい。
本発明によれば、パッキンを、本体と、そこからそれぞれ延びる複数の突出部とを備えた構成とし、各突出部の挿通孔に突起を挿通し、外装体に対してかしめ接合するようにしたので、パッキンの軽量化とその製造に要する材料低減を図りつつ、パッキンの外装体に対する回転を確実に防止でき、製造時にパッキンが外装体から外れることも確実に防止できる。
本発明の実施形態に係る電池の平面図である。 本発明の実施形態に係る電池の縦断面図である。 図2の部分IIIの拡大図である。 図2の部分IVの拡大図である。 蓋体を上方から見た斜視図である。 蓋体の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1及び図2は、本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池1(以下、単に電池という)を示す。この電池1は、アルミニウムやアルミニウム合金等で構成された直方体状の電池容器2内に電極体3を収容し、電池容器2の上端開口を蓋体4で封止したものである。電池容器2と蓋体4により概ね直方体状の外装体が構成されている。蓋体4の外部には負極外部端子14と正極外部端子15の上面が露出している。
電極体3は、銅箔からなる負極と、アルミニウム箔からなる正極との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置して巻回したものである。電極体3は、負極が負極集電体12を介して負極外部端子14に電気的に接続され、正極が正極集電体13を介して正極外部端子15に電気的に接続されている。
図3から図6を併せて参照すると、蓋体4は、平面視矩形状の長尺な金属製の板状で、長手方向の中央付近に安全弁8が装着され、一端側に注液孔9が設けられている。
蓋体4の両端部には、上面4bから上方に向かって膨出する平面視略矩形状の係合受部(膨出部)11がそれぞれ形成されている。各係合受部11では、蓋体4の下面4aを窪ませて係合凹部11aが形成されている。係合凹部11aを構成する天井面の中心部分には貫通孔11cが形成されている。また、係合受部11の近傍には、その一辺(係合受部11同士で対向する辺)に沿って所定間隔で、上面4bから突出する一対の突起4cがそれぞれ形成されている。係合受部11、貫通孔11c及び突起4cは、プレス加工等により形成することができる。突起4cについては、従来であれば、別部材をスポット溶接する等によって形成していたが、プレス加工等により蓋体4と一体的に形成することで、部品点数が増大せず、簡単かつ安価に製作でき、しかも重量が増大することもない。但し、突起4cは、従来同様、別部材をスポット溶接する等により形成することも可能である。
図において左側の係合受部11には、負極集電体12及び負極外部端子14が上パッキン16と負極下パッキン17を介してそれぞれ取り付けられている。
上パッキン16は、隔壁16aによって、上方側の端子保持凹部16bと、下方側の装着用凹部16cとを区画した樹脂製の部品であり、隔壁16aの中央部分には下方側に延びる両端開口の筒状部16dが設けられている。隔壁16a、端子保持部16b、装着用凹部16c、及び筒状部16dは、本発明における上パッキン16の本体を構成する。上パッキン16は、係合受部11の上から被せ、装着用凹部16c内に係合受部11を収容することで蓋体4に装着される。筒状部16dは貫通孔11cに挿通されて係止凹部11a内に進入している。
負極下パッキン17は、蓋体4の係合凹部11a内に配置される被かしめ部17aと、この被カシメ部17aに連続して設けられた平坦部17bとを備える。被カシメ部17aには貫通孔17cが形成されている。この貫通孔17cには上パッキン16の筒状部16dの下端付近が差し込まれている。
負極外部端子14は、平面視矩形状のアルミニウム製の板状体21と、銅製のリベット22とを備える。リベット22は、顎部22aを板状体21の中央部分に形成した貫通孔21aに圧入することで、軸部22bが突出した状態で板状部21に固定される。板状体21は上パッキン16の端子保持凹部16bに収容される。
銅製の板材をプレス加工して製造される負極集電体12は、基部12aと、一対の脚部12b,12bとを備える。基部12aのうち貫通孔12cが形成されている部分は、係合凹部11a内に収容されて負極下パッキン17の被かしめ部17aの下側に重ねて配置される。貫通孔12cには負極外部端子14のリベット22の軸部22bが挿通される。脚部12b,12bは台座部34から延びて、図1にのみ模式的に示すクリップ10により電極体3の負極5に電気的に接続され、かつ機械的に連結されている。
負極外部端子14のリベット22の軸部22bを上パッキン16の筒状部16d及び負極集電体12の貫通孔12cを挿通させた後に、先端を押し広げてかしめ頭部22cを形成することで、負極外部端子28、上パッキン16、負極下パッキン17、及び負極集電体12の被かしめ部33が蓋体4に対してかしめ接合されている。また、負極集電体12の基部12aはリベット22を介して負極外部端子14の板状体21に電気的に接続されている。
図において右側の係合受部11及びガイド凹部11bには、正極集電体13及び正極外部端子15が上パッキン16及び正極下パッキン18を介してそれぞれ取り付けられている。
負極側と同様に上パッキン16が係合受部11に装着されている。一方、正極側下パッキン18は貫通孔18aを設けた平板状であり、係合凹部11a内に配置される。
正極外部端子15はアルミニウム製で、平面視矩形状の板状体15aと、その下面中央部から突出する筒状の軸部15bとを備える。板状体15aは上パッキン16の端子保持凹部16bに収容される。
アルミニウム製の板材をプレス加工して製造される正極集電体13は、負極集電体12と同様の構造を有する。正極集電体13の基部13aのうち貫通孔13cを設けた部分は、係合凹部11a内に収容されて正極下パッキン18に重ねて配置される。正極集電体13の脚部13b,13bは図1にのみ模式的に示すクリップ10により電極体3の正極6に対して電気的に接続され、かつ機械的に連結されている。
正極外部端子15の軸部15bを上パッキン16の筒状部16d及び正極集電体13の貫通孔13cを挿通させた後に、先端を押し広げてかしめ頭部15cを形成することで、正極外部端子28、上パッキン16、正極下パッキン18、及び正極集電体13の被かしめ部33が蓋体4に対してかしめ接合されている。正極集電体13の基部13aは軸部15bの部分に直接接触することで正極外部端子15に電気的に接続されている。
以下、負極側及び正極側の上パッキン16が蓋体4の上面4b上で軸部15b,22bで回転するのを防止する回り止め構造について説明する。上パッキン16の側壁には下端開口の付近から蓋体4の上面4bに沿って延びる2個の舌状片(突出部)16e,16eが設けられている。これらの舌状部16eは間隔tを隔てて隣接して設けられている。個々の舌状片16eには厚み方向に貫通する挿通孔16fが形成されている。この挿通孔16fには、蓋体4の上面4bから突出する突起4cが挿入されている。舌状片16eの上面から突出している突起4cの先端を押し広げてかしめ頭部を形成することで、上パッキン16の舌状部16eが蓋体4に対してかしめ接合されている。
上パッキン16の蓋体4に対する回り止めは、上パッキン16に例えば単一の大きな板状部を設けて複数個所を蓋体4に対してかしめ接合するのではなく、間隔tをあけて隣接する2個の舌状片16eを設けて個々に蓋体4に対してかしめ接合している。このように回り止めのために単一の大きな板状部を設けるのでなく間隔tをあけて隣接する舌状片16eを設けることで、上パッキン16の軽量化とその製造に要する材料低減を図ることができる。
2個の舌状片16e間には間隔tが設けられているので、突起4cによるかしめ接合時に個々の舌状片16eの厚み方向の圧縮に対する面方向の変形(逃げ)の余地を確保できる(図1において矢印Aで変形し得る方向を概念的に示す)。この面方向の変形の余地確保により、かしめ接合時の上パッキン16の割れ等の損傷を確実に防止できる。その結果、舌状片16eを蓋体4に対して確実にかしめ接合でき、上パッキン16の蓋体4に対する回転を確実に防止できる。また、舌状片16eを蓋体4に対して確実にかしめ接合することで、製造時に上パッキン16が蓋体4から外れることも確実に防止できる。
以上のように、間隔tをあけて隣接する2個の舌状片16eを設けて個々に蓋体4に対してかしめ接合するという簡易な構成により、上パッキン16の軽量化とその製造に要する材料低減を図りつつ、上パッキン16の蓋体4に対する回転を確実に防止できる。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、上パッキン16は、概ね四角柱状の側壁の1つから2個の舌状片16eを形成したが、間隔をあけて設けられている限り3個以上の舌状片16eを設けるようにしてもよい(図7では3個)。間隔は自由に設定することができ、その間隔は相違させることも可能である。複数の舌状片16eをどのように配置するかも特に限定されない。必ずしも、一側壁からのみ突出させる必要はなく、例えば、図8に示すように、反対側の側壁から突出させるようにしてもよい。図8では、各舌状片16eを対角位置に配置することで、回止効果をより一層有効に発揮させるようにしている。
また、前記実施形態では、突出部としての舌状片16eは概ね正方形状としたが、重宝形状や楕円形状等、異なる形状の突出部を採用することもできる。
また、前記実施形態では、蓋体4に外部端子14,15を設けるようにしたが、蓋体4ではなく電池容器2に外部端子14,15を設けることもできる。
また、前記実施形態では、上パッキン16の回止めを、一対の舌状片(突出部)16e,16eに各突起4cをかしめ接合することにより行ったが、図9に示すように、舌状片16eを1つとし、係合受部11に係合する装着用凹部16cに回止効果を持たせるようにしてもよい。
また、前記実施形態では、突起4cの断面形状(大きさも含む)を正極側と負極側とで同一形状としたが、相違させるようにするのが好ましい。例えば、図10に示すように、正極側と負極側とで突起4cの断面形状を正方形と円形に相違させ(図10では、突起4cの上端部がかしめられて円形に変形した状態となっている。点線部分が元の形状であり、挿通孔16fの形状である。)、上パッキン16の舌状片16eには、この形状に応じた断面形状の挿通孔16fを形成するようにすればよい。これによれば、正極側と負極側とで上パッキン16及び外部端子14,15を間違えて装着することを確実に防止することができる。
また、正極側と負極側とで突起4cの断面形状を相違させる代わりに、突起4cの形成位置を相違させて(ずらせて)対応することも可能である。例えば、図11に示すように、正極側と負極側とで、蓋体4の幅方向中心線に対する突起4cのズレ量を相違させてもよい。また、図12に示すように、突起4cの形成位置を、係合受部11を挟んで両側とし、幅方向の位置を正極側と負極側とで相違させるようにしてもよい。そして、前記各突起4cの形成位置に合わせて上パッキン16の舌状片16eの形成位置を変更することにより正極側と負極側とで上パッキン16の装着間違いがないようにすればよい。
また、正極側と負極側とで突起4cの断面形状を相違させる代わりに、正極側と負極側とで、蓋体4の正極側と負極側の係合受部11の形状を相違させ、それぞれに装着する各上パッキン16の装着用凹部16cの形状をこれに合わせた形状としてもよい。例えば、図13に示すように、前記実施形態では、各係合受部11は同一の平面視略矩形状としたが、一方の係合受部11の一端側を平面視略円弧状とし、上パッキン16の装着用凹部16cをその形状に応じたものとすればよい。
また、前記実施形態では、上パッキン16の構成について説明したが、外部端子14,15と電池容器2の間に介在する下パッキンにも採用することが可能である。
1 非水電解質二次電池
2 電池容器
3 電極体
4 蓋体
4a 下面
4b 上面
4c 突起
8 安全弁
9 注液孔
10 クリップ
11 係合受部
11a 係合凹部
11b 貫通孔
12 負極集電体
12a 基部
12b 脚部
12c 貫通孔
13 正極集電体
13a 基部
13b 脚部
13c 貫通孔
14 負極外部端子
15 正極外部端子
15a 板状体
15b 軸部
15c カシメ頭部
16 上パッキン
16a 隔壁
16b 端子保持凹部
16c 装着用凹部
16d 筒状部
16e 舌状部
16f 挿通孔
17 負極下パッキン
17a 被カシメ部
17b 平坦部
17c 貫通孔
18 正極下パッキン
18a 貫通孔
21 板状体
21a 貫通孔
22 リベット
22a 顎部
22b 軸部
22c カシメ頭部
t 間隔

Claims (11)

  1. 外装体と、
    前記外装体から外部に露出する上面を含む板状体と、前記板状体の下面から突出する軸部とを備える外部端子と、
    前記外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、
    前記外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
    前記外装体は、外方に向かって膨出し、外面側に前記外部端子の板状体が配置される膨出部と、該膨出部の近傍に形成され、外方に向かって突出する複数の突起を備え、
    前記板状体と前記外装体の膨出部との間に介在し、前記膨出部に係合する本体と、前記本体から延びる突出部とを有するパッキンを、さらに備え、
    前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延び、前記外装体の前記各突起が挿通する挿通孔をそれぞれ形成された複数の舌状片を備え、
    前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭く、
    前記各突起は、前記各舌状片の挿通孔にそれぞれ挿通された後、前記外装体に対してかしめ接合される、蓄電素子。
  2. 前記パッキンの前記舌状片は、間隔を空けて隣接して配置されている、請求項1に記載の蓄電素子。
  3. 前記パッキンの前記舌状片は、前記本体を挟んで少なくとも1つが反対側に配置されている、請求項1に記載の蓄電素子。
  4. 前記外装体の前記突起は、前記外装体に別部材を一体化したものである、請求項1に記載の蓄電素子。
  5. 個々の前記外装体の前記突起は、前記外装体の一部を突出させてなる構成である、請求項1に記載の蓄電素子。
  6. 前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え、
    前記外装体の前記突起は、正極側と負極側とで形状を相違させ、
    前記正極側と前記負極側とにそれぞれ配置される前記パッキンの前記舌状片に形成した挿通孔は、対応する各極性の突起のみが挿通されるようになっている形状である、請求項1に記載の蓄電素子。
  7. 前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え、
    前記外装体の前記突起は、正極側と負極側とで位置をずらせている、請求項1に記載の蓄電素子。
  8. 外装体と、
    前記外装体から外部に露出する上面を含む板状体と、前記板状体の下面から突出する軸部とを備える外部端子と、
    前記外装体の内部に配置され、前記外部端子に接続される集電体と、
    前記外装体の内部に配置され、前記集電体に接続される電極体と、を備えた蓄電素子であって、
    前記外部端子は、正極端子と負極端子とを備え、
    前記外装体は、外方に向かって膨出し、外面側に前記外部端子の板状体がそれぞれ配置される一対の膨出部と、各膨出部の近傍に形成され、外方に向かって突出する突起とをそれぞれ形成され、
    前記外部端子の板状体と前記外装体の膨出部との間に介在し、前記膨出部に係合する本体と、前記本体からそれぞれ延びる突出部とを有するパッキンを、さらに備え、
    前記突出部は、前記本体の側壁の下端付近から前記外装体に沿って延び、前記外装体の突起が挿通する挿通孔を形成された舌状片を備え、
    前記舌状片は、平面視における幅が前記側壁の幅よりも狭く、
    前記突起は、前記舌状片の挿通孔にそれぞれ挿通された後、前記外装体に対してかしめ接合される、蓄電素子。
  9. 前記外装体の前記膨出部は、正極側と負極側とで形状が相違する、請求項8に記載の蓄電素子。
  10. 前記舌状片は、前記突起が外方に向かって突出している前記外装体の上面に直交する方向である前記平面視における幅が、前記側壁の幅よりも狭い、請求項1に記載の蓄電素子。
  11. 前記舌状片は、前記突起が外方に向かって突出している前記外装体の上面に直交する方向である前記平面視における幅が、前記側壁の幅よりも狭い、請求項8に記載の蓄電素子。
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