JP6314737B2 - Secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、2つの極板群の2つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部を備えている二次電池及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a secondary battery including a connection portion formed by welding two pole columns of two electrode plate groups on the outside of a free end portion of a partition wall portion, and a method for manufacturing the same.
鉛蓄電池等の二次電池は、自動車用バッテリ、フォークリフト等の電動車、及び、無停電電源装置等、様々な用途に用いられている。 Secondary batteries such as lead storage batteries are used in various applications such as automobile batteries, electric vehicles such as forklifts, and uninterruptible power supplies.
特許第2993043号公報(特許文献1)の図6及び図7には、2つの極板群の2つの極柱どうしを仕切壁部の自由端部の外側で溶接して接続部を形成することが難しいことが開示されている。 In FIG. 6 and FIG. 7 of Japanese Patent No. 2999343 (Patent Document 1), two pole columns of two electrode plate groups are welded to each other outside the free end portion of the partition wall portion to form a connection portion. It is disclosed that it is difficult.
特許文献1に示された従来の技術では、仕切壁部の外側に位置する2つの極柱部分を単純に突き合わせて開先部を形成して、開先部に沿って電気溶接を行っている。そのため溶融金属が開先部の底部から下方に落下し、落下した溶融金属が極板間短絡を生じさせる問題があった。 In the conventional technique shown in Patent Document 1, a groove portion is formed by simply abutting two pole column portions located outside the partition wall portion, and electric welding is performed along the groove portion. . Therefore, there has been a problem that the molten metal falls downward from the bottom of the groove, and the dropped molten metal causes a short circuit between the electrode plates.
本発明の目的は、2つの極板群の2つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部の下方に溶融金属が落下しない二次電池及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a secondary battery in which molten metal does not fall below a connecting portion formed by welding two pole columns of two electrode plate groups on the outside of a free end portion of a partition wall portion, and manufacturing the same. It is to provide a method.
本発明の二次電池は、仕切壁部によって仕切られた少なくとも2つの電槽セルを有する電槽本体と、それぞれ極柱を備えて少なくとも2つの電槽セルに収納された少なくとも2つの極板群と、2つの極板群の2つの極柱どうしが仕切壁部の自由端部の外側で溶接されて形成された接続部とを備えている。本願明細書においては、仕切壁部の自由端部から接続部に向かう方向をZ方向と定義し、Z方向と直交し且つ仕切壁部の自由端部が延びる方向をX方向と定義し、Z方向及びX方向と直交する方向をY方向と定義する。2つの極板群の2つの極柱は、溶接前に2つの極柱が組み合わされた状態において、仕切壁部の自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有している。そして2つの対向面の形状は、2つの対向面間に形成される隙間をY方向及びZ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状が、仕切壁部側からZ方向に延びる第1の部分と、該第1の部分と連続し且つY方向に延びる第2の部分と、該第2の部分と連続し且つZ方向に延びる第3の部分とからなるクランク形状になるように定められている。なお本願明細書において「隙間」とは、巨視的に見て接触する2つの対向面間に形成される隙間であって、2つの対向面が接触していない状態で形成される隙間を含まない。また後述する「隙間の領域の間隙寸法」とは、前述の「隙間」における2つの対向面間に形成される非接触部分における2つの対向面が対向する方向における間隙の寸法を意味する。そして第3の部分が含まれる隙間の領域の少なくとも一部が溶接用の開先部を構成している。本発明の製造方法では、この開先部に沿って電気溶接を実施する。 The secondary battery of the present invention includes a battery case main body having at least two battery case cells partitioned by a partition wall, and at least two electrode plate groups each having a pole column and housed in at least two battery case cells. And two connection poles formed by welding two pole columns of the two electrode plate groups outside the free end of the partition wall. In the present specification, the direction from the free end portion of the partition wall portion toward the connection portion is defined as the Z direction, the direction orthogonal to the Z direction and the free end portion of the partition wall portion is defined as the X direction, and Z The direction orthogonal to the direction and the X direction is defined as the Y direction. The two pole columns of the two electrode plate groups each have opposing surfaces that directly face each other at a position outside the free end of the partition wall in a state where the two pole columns are combined before welding. . The shape of the two facing surfaces is such that the cross-sectional shape when the gap formed between the two facing surfaces is cut along the cutting surfaces extending in the Y direction and the Z direction extends in the Z direction from the partition wall side. A crank shape comprising a first portion, a second portion that is continuous with the first portion and extends in the Y direction, and a third portion that is continuous with the second portion and extends in the Z direction. It has been established. In the specification of the present application, the “gap” is a gap formed between two opposed surfaces that are in contact with each other when viewed macroscopically, and does not include a gap formed when the two opposed surfaces are not in contact with each other. . The “gap size of the gap region” described later means the size of the gap in the direction in which the two facing surfaces in the non-contact portion formed between the two facing surfaces in the “gap” are opposed to each other. And at least one part of the area | region of the clearance gap including the 3rd part comprises the groove part for welding. In the manufacturing method of the present invention, electric welding is performed along this groove portion.
本発明によれば、隙間の第3の部分に形成した開先部で溶接を行うと、溶融金属は開先部の下方に移動し、その後Y方向に延びる第2の部分に入り込む。第2の部分に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第2の部分を越えても、隙間は第1の部分を備えているので、溶融金属が接続部の下方に位置する極板群に落下することはない。したがって、本発明によれば、接続部の下方に溶融金属が落下しない二次電池及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, when welding is performed at the groove portion formed in the third portion of the gap, the molten metal moves below the groove portion and then enters the second portion extending in the Y direction. The molten metal that has entered the second part solidifies. Even if the molten metal exceeds the second portion of the gap, since the gap includes the first portion, the molten metal does not fall into the electrode plate group located below the connecting portion. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a secondary battery in which molten metal does not fall below the connecting portion and a method for manufacturing the secondary battery.
なお第3の部分が含まれる隙間の領域のX方向の両端には、開先部が形成されていないことが好ましい。このような開先部が形成されていない部分を残すと、溶融金属がX方向に沿って流れ出ることを確実に防止できる。 In addition, it is preferable that the groove part is not formed in the both ends of the X direction of the area | region of the gap | interval containing a 3rd part. If such a portion where the groove portion is not formed is left, it is possible to reliably prevent the molten metal from flowing out along the X direction.
第2の部分が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。このようにすると溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。 The gap size of the gap region including the second portion is determined so that the molten metal can be prevented from entering due to surface tension. In this way, it is possible to reliably prevent the molten metal from falling downward.
また第1の部分が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定めてもよい。このようにすると第2の部分が含まれる隙間の領域の長さが短い場合でも、溶融金属が下方へ落下することを確実に防止できる。 The gap size of the gap area including the first portion may be determined so that the molten metal can be prevented from entering due to surface tension. In this way, even when the length of the gap region including the second portion is short, the molten metal can be reliably prevented from falling downward.
開先部の形状は任意であるが、Z方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるV字形の開先形状であるのが好ましい。このような開先形状であれば、溶融金属の多くが開先部に溜まることになり、第2の部分が含まれる隙間の領域に入り込む溶融金属の量を少なくすることができる。 The shape of the groove portion is arbitrary, but it is preferably a V-shaped groove shape whose width becomes narrower in the direction opposite to the Z direction. With such a groove shape, most of the molten metal accumulates in the groove portion, and the amount of molten metal that enters the gap region including the second portion can be reduced.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る二次電池の実施の形態の一例について説明する。本実施の形態の二次電池(鉛蓄電池)は、図7及び図8に示すように、上面が開口した直方体形状の電槽本体2を備えており、電槽本体2の内部には、仕切壁4によって仕切られた6つの電槽セル6が構成されている。各電槽セル6には極板群8がそれぞれ収納されている。極板群8はそれぞれ負極板10と正極板(図示を省略する。)をセパレータ12を介して交互に積層して構成されている。各極板群8は、隣接する他の極板群8との接続のために、それぞれ第1の種類の極柱14と第2の種類の極柱16とを有している。第1の種類の極柱14及び第2の種類の極柱16は、それぞれ負極側極柱及び正極側極柱のいずれにも用いられる。例えば第1の種類の極柱14または第2の種類の極柱16が負極側極柱として用いられる場合には、複数枚の負極板10の耳部が接続された負極集電体(ストラップ)に溶接されている。また第1の種類の極柱14または第2の種類の極柱16が正極側極柱として用いられる場合は、複数枚の正極板の耳部が接続された正極集電体(ストラップ)に溶接されている。
Hereinafter, an example of an embodiment of a secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 7 and 8, the secondary battery (lead storage battery) of the present embodiment includes a rectangular parallelepiped
図4には、隣り合う2つの極板群8,8の第1の種類の極柱14と第2の種類の極柱16とが、仕切壁4の自由端部の外側で溶接されて形成される接続部18を形成する前の状態の断面図が示されている。接続部18を形成するために、第1の種類の極柱14と第2の種類の極柱16との上端部分には、断面形状がV字形の開先部26が設けられている。各極柱14,16は鉛合金製である。
In FIG. 4, a first
このような二次電池の製造過程において、仕切壁4によって仕切られた2つの電槽セル6にそれぞれ収納された2つの極板群8がそれぞれ有する2つの極柱14,16を、仕切壁4の自由端部の外側で溶接により接続して接続部18を形成する際に、2つの極柱14,16が組み合わされて被溶接構造部28が構成されている。被溶接構造部28の開先部26が、TIG溶接等により供給される溶融鉛によって埋められて接続部18が形成される。この溶接の際に、被溶接構造部28には図示しない溶接用マスク装置が取り付けられる。なお図7及び図8の例では、極柱14,16は隔壁4を貫通する貫通溶接部19によっても接続されている。貫通溶接部19は、隔壁4に設けた貫通孔の両側に位置する極柱14及び極柱16の部分を貫通孔を通して抵抗溶接することにより形成される。
In the manufacturing process of such a secondary battery, the two
本願明細書においては、図4に矢印Zで示す方向であって、仕切壁4の自由端部から接続部18に向かう方向をZ方向と定義する。また図1に矢印Xで示す方向であって、Z方向と直交し且つ仕切壁4の自由端部が延びる方向をX方向と定義する。さらに、図1及び図4に矢印Yで示す方向であって、Z方向及びX方向と直交する方向をY方向と定義する。
In the present specification, the direction indicated by the arrow Z in FIG. 4 and from the free end portion of the
隣り合う2つの極板群の第1の種類の極柱14と第2の種類の極柱16とは、溶接前に2つの第1の種類の極柱14と第2の種類の極柱16とが組み合わされた状態において、仕切壁4の自由端部5よりも外側の位置において直接対向する対向面15,17をそれぞれ有している。
The first-
図1〜4は、いずれもこの溶接前に極柱が組み合わされた状態を示す。2つの対向面15,17の形状は、2つの対向面15,17間に形成される隙間GをY方向及びZ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状(すなわち図4に示す断面形状)が、仕切壁4側からZ方向に延びる第1部分20と、第1部分20と連続し且つY方向に延びる第2部分22と、第2部分22と連続し且つZ方向に延びる第3部分24とからなるクランク形状になるように定められている。
1 to 4 show a state in which polar columns are combined before welding. The shape of the two facing
このような隙間Gを形成するために、第1の種類の極柱14は図5(A)乃至(C)に示す構造を有しており、第2の種類の極柱16は図6(A)乃至(C)に示す構造を有している。第1の種類の極柱14の対向面15側の側面には、上側端面から下側に向かうに従って幅が狭くなる傾斜面15Aが形成されており、この傾斜面15Aは、上側端面の中央部の領域にのみ形成されている。傾斜面15A両側には垂直方向に延びる垂直面15Bが形成されている。傾斜面15Aと垂直面15Bの下端部からは水平方向に延びる水平面15Cが形成されており、この水平面の端部からは下側に延びる垂直面15Dが形成されている。この垂直面15Dの下方には水平方向に延びる水平面15Eが形成され、この水平面15Eの下方には下方に延びる垂直面15Fが形成されている。第2の種類の極柱16の対向面17側の側面には、上側端面から下側に向かうに従って幅が狭くなる傾斜面17Aが形成されており、この傾斜面17Aは、上側端面の中央部の領域にのみ形成されている。傾斜面17A両側には垂直方向に延びる垂直面17Bが形成されている。傾斜面17Aと垂直面17Bの下端部からは水平方向に延びる水平面17Cが形成されている。この水平面の端部からは下側に延びる垂直面17Dが形成されている。
In order to form such a gap G, the first
ここで「隙間」とは、巨視的に見て接触する2つの対向面15,17間に形成される隙間に加えて、2つの対向面15,17が接触していない状態で形成される隙間を含まない。第3部分24が含まれる隙間Gの領域の一部は溶接用の開先部26を構成する。この開先は傾斜面15A及び17Aによって形成されている。
Here, the “gap” is a gap formed in a state where the two facing
本実施の形態の二次電池及びその製造方法によれば、隙間Gの第3部分24に形成した開先部26で溶接を行うと、溶融金属は開先部26の下方に移動し、その後Y方向に延びる第2部分22に入り込む。第2部分22に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第2部分22を越えても、隙間は第1部分20を備えているので、溶融金属が接続部18の下方に位置する極板群8に落下することはない。したがって、本実施の形態によれば、接続部18の下方に溶融金属が落下するのを防止することができる。
According to the secondary battery and the manufacturing method thereof in the present embodiment, when welding is performed with the
図1によく示されているように、第3部分24が含まれる隙間の領域のX方向の両端には、開先部26は形成されていない。すなわち開先部26は、第3部分24のX方向についての中心近くにのみ形成されている。このような開先部26が形成されていない部分を残すことにより、溶融金属がX方向に沿って流れ、極柱14,16のX方向についての両端から溢れ出るのを確実に防止できる。
As well shown in FIG. 1, the
本実施の形態においては、第2部分22が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。これにより、溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。
In the present embodiment, the gap size of the gap region including the
本実施の形態においては、第1部分20が含まれる隙間の領域の間隙寸法は、溶融金属が表面張力によって浸入することを阻止できるように定められている。これにより、第2部分22が含まれる隙間の領域の長さが短い場合でも、溶融金属の下方への落下を確実に防止できる。
In the present embodiment, the gap size of the gap area including the
溶融金属が表面張力によって侵入しないような間隙寸法の範囲は、溶融金属の種類及びそれぞれの部分に到達するときの溶融金属の温度により定まる。なお間隙寸法が十分に大きければ、溶融金属が表面張力によらずに流入することになるが、そのような大きさの間隙寸法が存在する場合には、それはもはや本発明における「隙間」とはいえない。 The range of the gap dimension in which the molten metal does not enter due to the surface tension is determined by the type of the molten metal and the temperature of the molten metal when reaching each part. If the gap dimension is sufficiently large, the molten metal flows in regardless of the surface tension. However, when such a gap dimension exists, it is no longer a “gap” in the present invention. I can't say that.
開先部の形状は任意であるが、本実施の形態においては、図1における開先部26の断面形状は、Z方向と逆方向に向かうに従って幅が狭まるV字形である。このようなV字形の開先形状であれば、溶融金属の多くが開先部に溜まることになり、第2部分22が含まれる隙間の領域に入り込む溶融金属の量を少なくすることができる。
Although the shape of the groove portion is arbitrary, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the
接続部18の溶接方法は限定されないが、本実施の形態においてはTIG溶接により実施される。
Although the welding method of the
2つの極柱の対向面の断面形状が、仕切壁部側からZ方向に延びる第1の部分と、Y方向に延びる第2の部分と、Z方向に延びる第3の部分とからなるクランク形状になる隙間の第3の部分に形成した開先部で溶接を行うと、溶融金属は開先部の下方に移動し、その後Y方向に延びる第2の部分に入り込む。第2の部分に入り込んだ溶融金属は、凝固する。仮に溶融金属が隙間の第2の部分を越えても、隙間は第1の部分を備えているので、溶融金属が接続部の下方に位置する極板群に落下することはない。 The cross-sectional shape of the opposing surfaces of the two pole poles is a crank shape comprising a first part extending in the Z direction from the partition wall side, a second part extending in the Y direction, and a third part extending in the Z direction. When welding is performed at the groove portion formed in the third portion of the gap, the molten metal moves below the groove portion and then enters the second portion extending in the Y direction. The molten metal that has entered the second part solidifies. Even if the molten metal exceeds the second portion of the gap, since the gap includes the first portion, the molten metal does not fall into the electrode plate group located below the connecting portion.
2 電槽本体
4 仕切壁
6 電槽セル
8 極板群
10 負極板
12 セパレータ
14 第1の種類の極柱
16 第2の種類の極柱
18 接続部
20 第1部分
22 第2部分
24 第3部分
26 開先部
2
Claims (10)
前記仕切壁部の前記自由端部から前記接続部に向かう方向をZ方向と定義し、前記Z方向と直交し且つ前記仕切壁部の前記自由端部が延びる方向をX方向と定義し、前記Z方向及び前記X方向と直交する方向をY方向と定義したときに、
前記2つの極板群の前記2つの極柱は、溶接前に前記2つの極柱が組み合わされた状態において、前記仕切壁部の前記自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有しており、
2つの前記対向面の形状は、前記2つの対向面間に形成される隙間を前記Y方向及びZ方向に延びる切断面に沿って切断したときの断面形状が、前記仕切壁部側から前記Z方向に延びる第1の部分と、該第1の部分と連続し且つ前記Y方向に延びる第2の部分と、該第2の部分と連続し且つ前記Z方向に延びる第3の部分とからなるクランク形状になるように定められており、
前記第3の部分が含まれる前記隙間の領域の一部が溶接用の開先部を構成していることを特徴とする二次電池。 A battery case main body having at least two battery case cells partitioned by a partition wall, at least two electrode plate groups each having a pole column and housed in the at least two battery case cells, and the two electrode plates A secondary battery comprising: a connecting portion formed by welding two pole columns of a group outside the free end of the partition wall;
A direction from the free end portion of the partition wall portion toward the connection portion is defined as a Z direction, a direction orthogonal to the Z direction and the free end portion of the partition wall portion is defined as an X direction, When the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is defined as the Y direction,
The two pole columns of the two electrode plate groups have opposing surfaces that directly face each other at a position outside the free end portion of the partition wall portion in a state where the two pole columns are combined before welding. Each has
The shape of the two facing surfaces is such that a cross-sectional shape when a gap formed between the two facing surfaces is cut along a cutting surface extending in the Y direction and the Z direction is from the partition wall side to the Z A first portion extending in the direction, a second portion continuing to the first portion and extending in the Y direction, and a third portion continuing to the second portion and extending in the Z direction. It is determined to be a crank shape,
A secondary battery, wherein a part of the gap region including the third portion constitutes a groove portion for welding.
前記仕切壁部の前記自由端部から前記接続部に向かう方向をZ方向と定義し、前記Z方向と直交し且つ前記仕切壁部の前記自由端部が延びる方向をX方向と定義し、前記Z方向及び前記X方向と直交する方向をY方向と定義したときに、
前記2つの極板群の前記2つの極柱は、溶接前に前記2つの極柱が組み合わされた状態において、前記仕切壁部の前記自由端部よりも外側の位置において直接対向する対向面をそれぞれ有しており、
2つの前記対向面の形状は、前記2つの対向面間に形成される隙間を前記Y方向及びZ方向に延びる切断面により沿って切断したときの断面形状が、前記仕切壁部側から前記Z方向に延びる第1の部分と、該第1の部分と連続し且つ前記Y方向に延びる第2の部分と、該第2の部分と連続し且つ前記Z方向に延びる第3の部分とからなるクランク形状になるように定められており、
前記第3の部分が含まれる前記隙間の領域の一部に溶接用の開先部を構成し、前記開先部に沿って前記溶接をすることを特徴とする二次電池の製造方法。 A battery case main body having at least two battery case cells partitioned by a partition wall, at least two electrode plate groups each having a pole column and housed in the at least two battery case cells, and the two electrode plates A method of manufacturing a secondary battery in which two electrode poles of a group are welded outside a free end portion of the partition wall portion to form a connection portion,
A direction from the free end portion of the partition wall portion toward the connection portion is defined as a Z direction, a direction orthogonal to the Z direction and the free end portion of the partition wall portion is defined as an X direction, When the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is defined as the Y direction,
The two pole columns of the two electrode plate groups have opposing surfaces that directly face each other at a position outside the free end portion of the partition wall portion in a state where the two pole columns are combined before welding. Each has
The shape of the two facing surfaces is such that the cross-sectional shape when the gap formed between the two facing surfaces is cut along a cutting surface extending in the Y direction and the Z direction is from the partition wall side to the Z A first portion extending in the direction, a second portion continuing to the first portion and extending in the Y direction, and a third portion continuing to the second portion and extending in the Z direction. It is determined to be a crank shape,
A manufacturing method of a secondary battery, wherein a groove portion for welding is formed in a part of the gap region including the third portion, and the welding is performed along the groove portion.
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