WO2013030880A1 - 電池、組電池及び搭載機器 - Google Patents

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WO2013030880A1 PCT/JP2011/004831 JP2011004831W WO2013030880A1 WO 2013030880 A1 WO2013030880 A1 WO 2013030880A1 JP 2011004831 W JP2011004831 W JP 2011004831W WO 2013030880 A1 WO2013030880 A1 WO 2013030880A1
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flat plate
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lid
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貴司 原山
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a terminal electrode mounting structure that is mounted on a battery.
  • Patent Document 1 discloses a metal plate of a power generation element in which a terminal lead-through hole is drilled, a lid plate having an upper surface formed with an anti-rotation portion projecting upward, and a lower portion penetrates into the battery case through the terminal lead-through hole.
  • a take-out electrode that is connected to the foil and sealed and fixed to the cover plate via an insulating sealant, a connection electrode that is connected and fixed to the top of the take-out electrode, and a bolt portion protruding above the pedestal
  • an external terminal whose rotation about the axis of the bolt portion is restricted by passing the bolt portion through the terminal through hole of the connection electrode from below and locking the pedestal portion to the anti-rotation portion of the lid plate.
  • an object of the present invention is to reduce the external force applied to the attaching portion of the extraction electrode.
  • a battery according to the present invention includes (1) a bottomed cylindrical case that houses a power generation element, a lid of the case, and an exterior of the case.
  • a terminal electrode extending in the thickness direction and a take-out electrode that penetrates the lid and takes out the power of the power generation element to the outside of the case, and is in a position different from the terminal electrode in a plane including the lid
  • a connecting member that connects the extraction electrode and the terminal electrode and the extraction electrode, the terminal electrode receiving an external force in a thickness direction of the lid body,
  • the connection member including a thin portion that allows the connection member to be bent.
  • connection member is located at a height different from the first flat plate portion to which the terminal electrode is connected and the first flat plate portion, and the extraction electrode is connected to the connection plate.
  • the second flat plate portion is formed in a step shape having the second flat plate portion, and the thin portion is formed in the second flat plate portion. According to the configuration of (2), it is possible to reduce the external force applied to the attachment portion of the extraction electrode while suppressing the decrease in the rigidity of the connection member.
  • the thin-walled portion forms a concave-shaped portion on an end surface of the second flat plate portion in the direction in which the terminal electrode extends, on an end surface close to the lid body.
  • connection member includes an inclined flat plate portion that connects the first flat plate portion and the second flat plate portion, and the thin portion includes the thin plate portion, It can form in the boundary part with the said inclination flat plate part in a 2nd flat plate part.
  • connection member since the connection member can be bent at a position farther from the attachment portion of the attachment electrode and the second flat plate portion, the external force transmitted to the attachment portion of the extraction electrode is more effectively applied. Can be reduced.
  • a bus bar is inserted through the terminal electrode, and a nut for fixing the bus bar is fastened to the outer surface of the terminal electrode. It can suppress that the external force added to a terminal electrode by fastening a nut transmits to the attaching part of a taking-out electrode.
  • the negative electrode terminal electrode made of copper and the positive electrode terminal electrode made of aluminum are provided, and the concave portion has the positive electrode terminal electrode and the negative electrode terminal electrode Can be formed only on the positive terminal electrode.
  • An assembled battery may be obtained by connecting a plurality of the batteries (1) to (7).
  • the assembled battery may be a power source that supplies driving power to a motor that drives the vehicle.
  • the assembled battery may be a power source for driving the electric tool.
  • bolt (positive electrode) and an electric power generation element Embodiment 3
  • bolt (positive electrode) and an electric power generation element Embodiment 3
  • bolt (positive electrode) and an electric power generation element and illustrates the state by which the concave shape part was provided in the upper surface of the terminal fixing surface (modification 1).
  • bolt (positive electrode) and an electric power generation element and illustrates the state by which the concave shape part was provided in the upper surface of the inclination flat plate part (modification 1).
  • bolt (positive electrode) and an electric power generation element illustrates the state by which the concave shape part was provided in the upper surface of the terminal fastening surface (modification 1). It is sectional drawing of the connection structure of a terminal volt
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a vehicle battery 1 according to the present embodiment, and an X axis, a Y axis, and a Z axis are three mutually orthogonal three axes. In FIG. 1, in order to simplify the drawing, the symbols of some elements are omitted.
  • the vehicle battery 1 is a non-aqueous electrolyte secondary battery. In the present embodiment, the nonaqueous electrolyte secondary battery is used as the vehicle battery, but a nickel hydrogen battery or the like may be used.
  • the vehicle battery 1 includes a battery case 10, a lid 11, a power generation element 12, a terminal bolt (positive electrode) 13, and a terminal bolt (negative electrode) 14.
  • the power generation element 12 is accommodated in the battery case 10 together with the electrolytic solution.
  • the power generation element 12 includes a positive electrode body, a negative electrode body, and a separator disposed between the positive electrode body and the negative electrode body.
  • a positive electrode end coating portion 12a is formed at one end portion of the power generation element 12 in the Y axis direction, and a negative electrode side uncoated portion 12b is formed at the other end portion in the Y axis direction.
  • a current collecting terminal (positive electrode) 131 is electrically and mechanically connected to the positive electrode side end coating portion 12a, and a current collecting terminal (negative electrode) 141 is electrically and mechanically connected to the negative electrode side end coating portion 12b. Mechanically connected.
  • the current collector terminal (positive electrode) 131 and the terminal bolt (positive electrode) 13 as the terminal electrode (positive electrode terminal electrode) are arranged at different positions in the plane including the lid 11, that is, in the plane including the XY plane. Yes.
  • the current collecting terminal (positive electrode) 131 is connected to the terminal bolt (positive electrode) 13 through a connecting member (positive electrode) 132.
  • the current collector terminal (negative electrode) 141 and the terminal bolt (negative electrode) 14 as the negative electrode terminal electrode are arranged at different positions in the plane including the lid 11, that is, in the plane including the XY plane.
  • the current collecting terminal (negative electrode) 141 is connected to the terminal bolt (negative electrode) 14 through a connecting member (negative electrode) 142. Thereby, the electric power of the power generation element 12 can be taken out via the terminal bolt (positive electrode) 13 and the terminal bolt (negative electrode) 14.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the connection structure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the connection structure.
  • the terminal bolt (positive electrode) 13 includes a pedestal portion 13a and a protruding portion 13b extending from the pedestal portion 13a.
  • the pedestal portion 13a is formed in a rectangular shape when viewed in the Z-axis direction. However, the four corners of the pedestal portion 13a are formed by curved surfaces.
  • the protrusion 13b has a circular cross section in the XY plane direction, and a thread groove is formed on the outer peripheral surface.
  • connection member (positive electrode) 132 is positioned at a height different from the terminal fastening surface 132a as the first flat plate portion to which the terminal bolt (positive electrode) 13 is connected, and the terminal fastening surface 132a.
  • a stepped shape having a terminal fixing surface 132b as a second flat plate portion to which a rivet portion 131a which is a part of 131 is connected, and an inclined flat plate portion 132c connecting the terminal fastening surface 132a and the terminal fixing surface 132b. Is formed.
  • the terminal fastening surface 132a extends in the plane including the lid 11, that is, in the XY plane direction, and a terminal insertion hole 132a1 penetrating in the plate thickness direction (Z-axis direction) is formed at the center thereof.
  • the terminal fixing surface 132b extends in the plane including the lid 11, that is, in the XY plane direction, and a crimping hole portion 132b1 penetrating in the thickness direction (Z-axis direction) is formed at the center thereof.
  • the inclined flat plate portion 132c extends in a direction inclined with respect to the terminal fastening surface 132a.
  • the connecting member (positive electrode) 132 may be configured by press-molding a metal plate. This metal plate may be aluminum.
  • the terminal fixing surface 132b is formed with a thin portion 132d that allows the connecting member (positive electrode) 132 to bend when the terminal bolt (positive electrode) 13 receives an external force in the thickness direction (Z-axis direction) of the lid 11. ing.
  • the thin-walled portion 132d is configured by forming a concave-shaped portion 132e on the surface close to the lid body 11 (the surface facing the insulator 133) of the end surface in the Z-axis direction of the terminal fixing surface 132b.
  • a protruding portion 13b of a terminal bolt (positive electrode) 13 is inserted into the terminal insertion hole portion 132a1 in the terminal fastening surface 132a, and a through hole of the bus bar 40 is inserted into the protruding portion 13b and tightened.
  • the nut 41 is fastened.
  • the bus bar 40 is electrically connected to the terminal bolt (positive electrode) 13.
  • the bus bar 40 is connected to a terminal bolt (negative electrode) of an adjacent battery (not shown).
  • An assembled battery is configured by connecting a plurality of vehicle batteries 1 using the bus bar 40. This assembled battery can be used as a power source for a motor that drives the vehicle.
  • the bus bar 40 may be used for connecting a plurality of vehicle batteries 1 in parallel.
  • the insulator 133 as an insulator is formed with a pedestal housing portion 133a in which a part of the insulator 133 is recessed and a terminal support portion 133b that supports the terminal fixing surface 132b.
  • the insulator 133 is sandwiched between the lid body 11 and the terminal bolt (positive electrode) 13. Thereby, it is possible to prevent the terminal bolt (positive electrode) 13 and the terminal bolt (negative electrode) 14 from being short-circuited via the lid 11.
  • the insulating material constituting the insulator 133 may be a resin (for example, PPS resin).
  • the insulator 133 may be integrally formed by an injection molding method.
  • the pedestal accommodating part 133a is formed so as to surround the pedestal part 13a.
  • the pedestal portion 13a overlaps the thick portion of the insulator 133 when viewed in the horizontal direction (Y-axis direction). That is, the inner bottom surface of the pedestal accommodating portion 133a is located below the support surface of the terminal support portion 133b. Therefore, a horizontal force applied to the wall surface of the pedestal housing portion 133a from the pedestal portion 13a of the terminal bolt (positive electrode) 13 during traveling of the vehicle can be received by the thick portion of the insulator 133. Thereby, it is suppressed that the wall part of the base accommodating part 133a bends, and the position shift of the terminal bolt (positive electrode) 13 can be prevented.
  • the pedestal portion 13a of the terminal bolt (positive electrode) 13 is surrounded by the pedestal accommodating portion 133a, the pedestal portion 13a can be prevented from being displaced in the horizontal direction. Thereby, it is possible to prevent the vehicle battery 1 from being short-circuited by the contact between the terminal bolt (positive electrode) 13 and the lid 11. Furthermore, since the pedestal portion 13a of the terminal bolt (positive electrode) 13 is buried in the insulator 133, the vehicle battery 1 can be downsized in the height direction (Z-axis direction).
  • the terminal fixing surface 132b of the connection member (positive electrode) 132 is placed on the terminal support portion 133b of the insulator 133.
  • An insulator opening 133c is formed in the terminal support portion 133b.
  • the insulator opening 133c is located at a position overlapping the crimping hole 132b1 of the terminal fixing surface 132b when viewed in the Z-axis direction.
  • the terminal support portion 133b is formed with an outer wall portion 133d that surrounds the outer periphery of the terminal fixing surface 132b, and the movement of the terminal fixing surface 132b in the horizontal direction is suppressed by contacting the outer wall portion 133d.
  • FIG. A pair of protrusions 133e are formed at the lower end of the insulator 133, and these protrusions 133e are formed at a predetermined interval in the Y-axis direction.
  • the insulator 133 is formed with a convex shape portion 133f in a region facing the concave shape portion 132e of the terminal fixing surface 132b, and the convex shape portion 133f extends toward the inside of the concave shape portion 132e. .
  • a clearance is formed between the convex portion 133f and the concave portion 132e.
  • a gas release valve 11d is formed in the approximate center of the lid 11 in the Y-axis direction.
  • the gas release valve 11d is a destructive valve formed by reducing the thickness of the lid 11, and breaks when the internal pressure of the battery case 10 reaches the operating pressure when the battery is abnormal. Thereby, the pressure rise of the battery case 10 can be suppressed.
  • An electrolyte solution inlet 11e is formed between the gas release valve 11d and the terminal bolt (positive electrode) 13 in the lid 11, and the electrolyte solution is introduced into the battery case 10 through the electrolyte solution inlet 11e. Injected.
  • An insulator 133 is fixed to one end of the lid 11 in the Y-axis direction.
  • the lid 11 is formed with a first insulator detent portion 11a and a second insulator detent portion 11b.
  • the first insulator detent portion 11a is formed so as to surround the outer surface of the base accommodating portion 133a in the insulator 133. Therefore, when a rotational force in the XY plane is applied to the insulator 133, the outer surface of the pedestal accommodating portion 133a comes into contact with the inner surface of the first insulator detent portion 11a. Can be suppressed.
  • the second insulator detent portion 11b is formed to extend in the Y-axis direction substantially at the center of the first insulator detent portion 11a.
  • One protrusion 133e in the insulator 133 is in contact with one end surface in the Y-axis direction of the second insulator detent part 11b, and the other protrusion 133e is in the second insulator detent part 11b. It is in contact with the other end surface in the Y-axis direction. Therefore, when a rotational force in the XY plane is applied to the insulator 133, the outer surface of the protrusion 133e comes into contact with the inner surface of the second insulator detent portion 11b. The rotation of the body 133 can be suppressed.
  • the first insulator detent portion 11 a is formed by recessing a part of the lid body 11 toward the inner side of the battery case 10. Thereby, since the terminal bolt (positive electrode) 13 is disposed in a region closer to the battery case 10, the vehicle battery 1 can be downsized in the Z-axis direction.
  • the lid 11 has a lid insertion hole 11c.
  • the lid insertion hole 11c is provided at a position overlapping the insulator opening 133c of the insulator 133 when viewed in the Z-axis direction.
  • a gasket (second gasket) 134 is interposed between the lid 11 and the current collecting terminal (positive electrode) 131.
  • a peripheral wall 134 b surrounding the rivet support portion 131 b of the current collecting terminal (positive electrode) 131 is formed on the outer periphery of the gasket 134.
  • the gasket 134 is made of an insulating material.
  • the insulating material may be rubber or resin.
  • the gasket 134 is formed with a gasket opening 134 a that is in close contact with the rivet portion 131 a formed on the current collecting terminal (positive electrode) 131. The tightness of the battery case 10 can be enhanced by the rivet portion 131a being in close contact with the gasket opening 134a.
  • the rivet portion 131 a passes through the gasket opening 134 a, the lid insertion hole 11 c, the insulator opening 133 c, and the crimping hole 132 b 1 and expands in the radial direction at the terminal fixing surface 132 b. So that it is caulked.
  • the terminal bolt (positive electrode) 13 the insulator 133, the current collecting terminal (positive electrode) 131, and the power generation element 12 are integrated.
  • the structure of the terminal on the negative electrode side may be the same as or different from that on the positive electrode side.
  • FIGS. 4 and 5 are enlarged views in which the thin portion of the connecting member (positive electrode) and the vicinity thereof are enlarged.
  • FIG. 4 shows a state before an external force is applied in the axial direction of the terminal bolt (positive electrode).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a battery of a comparative example, and corresponds to FIG. The comparative example is different from the configuration illustrated in FIG. 3 in that the thin-walled portion 132d and the convex-shaped portion 133f are omitted.
  • the fastening force by the fastening nut 41 is exemplified as the external force applied in the axial direction of the terminal bolt (positive electrode) 13.
  • the external force by the bus bar 40 that vibrates when the vehicle travels is also illustrated in this embodiment. The configuration is valid.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the connection structure of the terminal bolt (positive electrode) and the power generation element in the present embodiment, and corresponds to FIG. Elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in the portion where the thin portion 132d and the concave portion 132e are provided.
  • the inclined flat plate portion 132c has a thin portion 132d.
  • the thin portion 132d is configured by forming a concave portion 132e on the surface of the inclined flat plate portion 132c that faces the insulator 133. According to the configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the connection structure of the terminal bolt (positive electrode) and the power generation element in the present embodiment, and corresponds to FIGS. 3 and 7. Elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the present embodiment is different from the second embodiment in the portion where the thin portion 132d and the concave portion 132e are provided.
  • a thin portion 132d is formed on terminal fastening surface 132a.
  • the thin portion 132d is configured by forming a concave portion 132e on the surface of the terminal fastening surface 132a that faces the insulator 133. According to the configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • terminal fastening surface 132 a and base portion 13 a of terminal bolt (positive electrode) 13 overlap in the Z-axis direction. A larger load is applied to the surface 132a. Therefore, when the thin portion 132d is formed on the terminal fastening surface 132a, the terminal fastening surface 132a may be buckled by the fastening force of the fastening nut 41. According to the structure of Embodiment 1, since the thin part 132d is formed with respect to the terminal fixing surface 132b which is not contact
  • the thin portion 132d is preferably formed at a boundary portion between the terminal fixing surface 132b and the inclined flat plate portion 132c. Accordingly, it is possible to reduce the pushing force applied to the rivet portion 131a as compared with the configuration in which the thin portion 132d is provided in a region close to the rivet portion 131a.
  • the concave portion 132e is formed on the outer surface of the connection member (positive electrode) 132 that faces the insulator 133.
  • the present invention is not limited to this.
  • the recessed portion 132e may be provided on the upper surface of the terminal fixing surface 132b (see FIG. 9), the upper surface of the inclined flat plate portion 132c (see FIG. 10), and the upper surface of the terminal fastening surface 132a (see FIG. 11).
  • the concave portion 132e is provided on the upper surface of the terminal fastening surface 132a, the contact area (conductive area) between the bus bar 40 and the terminal fastening surface 132a is reduced.
  • the contact area between the bus bar 40 and the terminal fastening surface 132a can be increased compared to the configuration provided on the upper surface. .
  • connection member (positive electrode) 132 is formed in a stepped shape, but the present invention is not limited to this, and may have other shapes.
  • the other shape may be a straight connection member (positive electrode) 132 as shown in FIG.
  • a thin portion 132d and a concave portion 132e are formed in any part of the connection member (positive electrode) 132.
  • the thin portion 132d and the recessed portion 132e may be provided at a position different from the base portion 13a of the terminal bolt (positive electrode) 13 in the Y-axis direction.
  • the said other structure may be the structure which has arrange
  • the terminal fastening surface 132a and the terminal fixing surface 132b have regions overlapping each other in the horizontal direction.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 13, the terminal fastening surface 132a.
  • the terminal fixing surface 132b may have a shape that does not overlap in the horizontal direction.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the connection structure of the terminal bolt (positive electrode) and the power generation element according to the modified example 4, and the same reference numerals are given to components having the same functions as those of the above embodiment. A description will be given centering on differences from the above embodiment.
  • the terminal bolt (positive electrode) 13 according to the second modification is provided at a position farther from the center of the vehicle battery 1 than the rivet portion 131a.
  • the upper end portion of the rivet portion 131 a is crimped to the upper surface of the terminal fixing surface 132 b, and the lower end portion of the rivet portion 131 a is crimped to the current collecting terminal (positive electrode) 131.
  • a gasket 134 is interposed between the current collecting terminal (positive electrode) 131 and the lid 11.
  • the thin portion 132d and the concave portion 132e can be formed in the same portion as the above embodiment and the modification.
  • the present invention can also be applied to a battery in which the connection structure for connecting the connection terminal 132 and the power generation element 12 is different from that of the above embodiment.
  • the vehicle battery 1 has been described.
  • the present invention is not limited to this and can be used for other purposes.
  • the other application may be a power tool that vibrates during operation.
  • the electric tool may be a lawn mower or a chainsaw. That is, the battery of the present invention can be suitably mounted not only on a vehicle but also on various mounted devices that cause vibration when operating a lawnmower, a chain saw, or the like.

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Abstract

発電要素を収容する有底筒状のケース、前記ケースの蓋体を有し、さらに、前記蓋体を貫通し、前記発電要素の電力をケースの外部に取り出すための取り出し電極と、当該取り出し電極の上部に接続固定された接続部材と、前記蓋体の厚み方向に延び、前記接続部材に取り付けられる端子電極とを有する電池において、従来のものでは、接続部材における、端子電極の取り付け部と取り出し電極の取り付け部とが同一面内に位置するため、端子電極に上下方向の外力が加わった時に、取り出し電極の取り付け部に大きな外力が加わるという問題があった。本発明は、前記取り出し電極を、前記蓋体を含む面内において前記端子電極と異なる位置に配置されるようにするとともに、前記接続部材に、前記端子電極が前記蓋体の厚み方に外力を受けた際に、この外力に応じた屈曲を許容する薄肉部を設けることで、上記問題の解決を図ったものである。

Description

電池、組電池及び搭載機器
 本発明は、電池に取り付けられる端子電極の取り付け構造等に関する
 電動工具駆動電源用、車両駆動電源用等の携帯機器用の電池と比較して、高容量、高出力の電池として、複数の単電池をバスバーで接続した組電池が知られている。バスバーは、単電池から突出する端子電極にナットを締結することにより固定される。特許文献1は、端子引出貫通孔が穿設されると共に、上面に上方に突出する回り止め部が形成された蓋板と、端子引出貫通孔を通して下部が電池容器内部に貫入し発電要素の金属箔に接続されると共に、蓋板に絶縁封止材を介して封止固着された取り出し電極と、この取り出し電極の上部に接続固定された接続電極と、台座部の上方にボルト部を突設し、接続電極の端子貫通孔に下方からこのボルト部を貫通させると共に、台座部が蓋板の回り止め部に係止されることによりボルト部の軸線を中心とした回転が制限される外部端子とを有する電池を開示する。
特開2010-097822号公報
 しかしながら、特許文献1の構成では、接続電極における外部端子の取り付け部と、接続電極における取り出し電極の取り付け部とが同一面内に位置するため、外部端子に上下方向の外力が加わったときに、取り出し電極の取り付け部に大きな外力が加わる。そこで、本願発明は、取り出し電極の取り付け部に加わる外力を軽減することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本願発明に係る電池は、(1)発電要素を収容する有底筒状のケースと、前記ケースの蓋体と、前記ケースの外部に設けられ、前記蓋体の厚み方向に延びる端子電極と、前記蓋体を貫通し、前記発電要素の電力を前記ケースの外部に取り出すための取り出し電極であって、前記蓋体を含む面内において前記端子電極と異なる位置に配置される、前記取り出し電極と、前記端子電極と前記取り出し電極とを接続する接続部材であって、前記端子電極が前記蓋体の厚み方向に外力を受けた際に、この外力に応じた該接続部材の屈曲を許容する薄肉部を備える前記接続部材と、を有することを特徴とする。
 (2)上記(1)の構成において、前記接続部材は、前記端子電極が接続される第1の平板部と、この第1の平板部とは異なる高さに位置し、前記取り出し電極が接続される第2の平板部とを有する段差形状に形成されており、前記薄肉部は、前記第2の平板部に形成されている。(2)の構成によれば、接続部材の剛性の低下を抑制しながら、取り出し電極の取り付け部に加わる外力を軽減することができる
 (3)上記(2)の構成において、前記薄肉部は、前記端子電極が延びる方向における前記第2の平板部の端面のうち、前記蓋体に近接する側の端面に凹形状部を形成することにより構成することができる。
 (4)上記(3)の構成において、前記第2の平板部と前記蓋体との間には、インシュレータが挟まれており、前記インシュレータは、前記凹形状部内に延出する凸形状部を有し、前記凹形状部と前記凸形状部との間にはクリアランスが形成されている。(4)の構成によれば、凸形状部及び凹形状部の接触点を支点として薄肉部が屈曲し、より効果的に取り出し電極の取り付け部に伝達する外力を軽減することができる。
 (5)上記(2)~(4)の構成において、前記接続部材は、前記第1の平板部と前記第2の平板部とを繋ぐ傾斜平板部とを有し、前記薄肉部は、前記第2の平板部における前記傾斜平板部との境界部分に形成することができる。(5)の構成によれば、取り付け電極及び第2の平板部の取り付け部分からより離れた位置において接続部材を屈曲させることができるため、取り出し電極の取り付け部に伝達する外力をより効果的に軽減することができる。
 (6)上記(1)~(5)の構成において、前記端子電極には、バスバーが挿通されており、前記端子電極の外面には、前記バスバーを固定するためのナットが締結されている。ナットを締結することにより端子電極に加わる外力が、取り出し電極の取り付け部に伝達するのを抑制することができる。
 (7)上記(1)~(6)の構成において、銅からなる負極端子電極と、アルミニウムからなる正極端子電極と、を有し、前記凹形状部は、前記正極端子電極及び前記負極端子電極のうち前記正極端子電極のみに形成することができる。
 (8)上記(1)~(7)の電池を複数接続することにより、組電池としてもよい。
 (9)上記(8)の構成において、前記組電池は、車両を走行させるモータに駆動電力を供給する電源であってもよい。
 (10)上記(8)の構成において、前記組電池は、電動工具を駆動するための電源であってもよい。
 (11)上記(8)に記載の組電池は搭載した搭載機器を得ることができる。
 本発明によれば、取り出し電極の取り付け部に加わる外力を軽減することができる。
車両用電池の断面図である。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の分解斜視図である。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である。 接続部材(正極)の薄肉部及びその近傍を拡大した拡大図である(締結前)。 接続部材(正極)の薄肉部及びその近傍を拡大した拡大図である(締結後)。 比較例の電池の断面図である。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である(実施形態2)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である(実施形態3)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、凹形状部が端子固定面の上面に設けられた状態を図示する(変形例1)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、凹形状部が傾斜平板部の上面に設けられた状態を図示する(変形例1)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、凹形状部が端子締結面の上面に設けられた状態を図示する(変形例1)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である(変形例2)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である(変形例3)。 端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図である(変形例4)。
(実施形態1)
 図1は、本実施形態に係る車両用電池1の断面図であり、X軸、Y軸、Z軸は互いに異なる直交する三軸である。なお、図1では、図面を簡略化するために、一部の要素の符合を省略している。車両用電池1は、非水電解質二次電池である。本実施形態では、車両用電池として非水電解質二次電池を用いたが、ニッケル水素電池等であってもよい。車両用電池1は、電池ケース10、蓋体11、発電要素12、端子ボルト(正極)13及び端子ボルト(負極)14を含む。発電要素12は、電池ケース10の内部に電解液とともに収容されている。
 発電要素12は、正極体と、負極体と、正極体及び負極体の間に配置されるセパレータとを含む。発電要素12のY軸方向の一端部には、正極側末塗工部12aが形成されており、Y軸方向の他端部には、負極側未塗工部12bが形成されている。正極側末塗工部12aには、集電端子(正極)131が電気的及び機械的に接続されており、負極側末塗工部12bには、集電端子(負極)141が電気的及び機械的に接続されている。
 集電端子(正極)131及び端子電極(正極端子電極)としての端子ボルト(正極)13は、蓋体11を含む面内、つまり、X-Y面を含む面内において異なる位置に配置されている。集電端子(正極)131は、接続部材(正極)132を介して端子ボルト(正極)13に接続されている。集電端子(負極)141及び負極端子電極としての端子ボルト(負極)14は、蓋体11を含む面内、つまり、X-Y面を含む面内において異なる位置に配置されている。集電端子(負極)141は、接続部材(負極)142を介して端子ボルト(負極)14に接続されている。これにより、発電要素12の電力を端子ボルト(正極)13及び端子ボルト(負極)14を介して外部に取り出すことができる。
 次に、図1乃至図3を参照しながら、端子ボルト(正極)13及び発電要素12の接続構造について説明する。図2は、接続構造の分解斜視図である。図3は、接続構造の断面図である。端子ボルト(正極)13は、台座部13aと、この台座部13aから延びる突状部13bとを含む。台座部13aは、Z軸方向視において矩形状に形成されている。ただし、台座部13aにおける四隅は曲面により形成されている。突状部13bは、X-Y面方向における断面が円形に形成されており、外周面にはネジ溝が形成されている。
 接続部材(正極)132は、端子ボルト(正極)13が接続される第1の平板部としての端子締結面132aと、この端子締結面132aとは異なる高さに位置し、集電端子(正極)131の一部であるリベット部131aが接続される第2の平板部としての端子固定面132bと、これらの端子締結面132a及び端子固定面132bを繋ぐ傾斜平板部132cとを有する段差形状に形成されている。端子締結面132aは、蓋体11を含む面内、すなわち、X-Y面方向に延在しており、その中央には板厚方向(Z軸方向)に貫通する端子挿通孔部132a1が形成されている。端子固定面132bは、蓋体11を含む面内、すなわち、X-Y面方向に延在しており、その中央には板厚方向(Z軸方向)に貫通するカシメ孔部132b1が形成されている。傾斜平板部132cは、端子締結面132aに対して傾斜した方向に延びている。Y軸方向視において、端子締結面132a及び端子固定面132bは互いに一部の領域が重なっている。接続部材(正極)132は、金属板をプレス成形することにより構成してもよい。この金属板は、アルミニウムであってもよい。
 端子固定面132bには、端子ボルト(正極)13が蓋体11の厚み方向(Z軸方向)に外力を受けた際に、接続部材(正極)132の屈曲を許容する薄肉部132dが形成されている。薄肉部132dは、端子固定面132bのZ軸方向における端面のうち蓋体11に近接する側の面(絶縁体133に対向する面)に凹形状部132eを形成することにより構成されている。
 端子締結面132aにおける端子挿通孔部132a1には、端子ボルト(正極)13の突状部13bが挿通されており、この突状部13bには、バスバー40の貫通孔が挿入されるとともに、締結ナット41が締結されている。なお、図2では、図面を簡素化するために、バスバー40及び締結ナット41を省略している。これにより、バスバー40が端子ボルト(正極)13に対して電気的に接続される。ここで、バスバー40は、隣接する図示しない他の電池の端子ボルト(負極)に接続される。バスバー40を用いて複数の車両用電池1を接続することにより、組電池が構成される。この組電池は、車両を走行させるモータの動力源として活用することができる。なお、バスバー40は、複数の車両用電池1を並列に接続するために用いられてもよい。
 インシュレータとしての絶縁体133には、絶縁体133の一部が窪んだ台座収容部133aと、端子固定面132bを支持する端子支持部133bとが形成されている。絶縁体133は、蓋体11と端子ボルト(正極)13とに挟まれている。これにより、蓋体11を介して端子ボルト(正極)13及び端子ボルト(負極)14が短絡するのを防止できる。絶縁体133を構成する絶縁材料は、樹脂(例えば、PPS樹脂)であってもよい。絶縁体133は、射出成型法によって、一体的に形成してもよい。
 台座収容部133aは、台座部13aを囲むように形成されている。ここで、台座部13aは、水平方向(Y軸方向)視において、絶縁体133の肉厚部分にオーバーラップしている。つまり、台座収容部133aの内側底面は、端子支持部133bの支持面よりも下方に位置する。したがって、車両走行時に端子ボルト(正極)13の台座部13aから台座収容部133aの壁面に加わる水平方向の力を絶縁体133の肉厚部分で受けることができる。これにより、台座収容部133aの壁部が屈曲するのが抑制され、端子ボルト(正極)13の位置ずれを防止できる。
 また、端子ボルト(正極)13の台座部13aが台座収容部133aによって包囲されることにより、台座部13aが水平方向に位置ずれするのを抑制できる。これにより、端子ボルト(正極)13及び蓋体11の接触によって、車両用電池1が短絡するのを防止できる。さらに、端子ボルト(正極)13の台座部13aが絶縁体133の内部に埋没することにより、車両用電池1を高さ方向(Z軸方向)に小型化することができる。
 絶縁体133の端子支持部133bには、接続部材(正極)132の端子固定面132bが載置される。端子支持部133bには、絶縁体開口部133cが形成されている。絶縁体開口部133cは、Z軸方向視において端子固定面132bのカシメ孔部132b1と重なる位置に位置する。端子支持部133bには、端子固定面132bの外周を囲む外壁部133dが形成されており、この外壁部133dに当接することにより、端子固定面132bの水平方向における移動が抑制される。これにより、端子固定面132b及び蓋体11の接触によって、車両用電池1が短絡するのを防止できる。絶縁体133の下端部には、一対の突部133eが形成されており、これらの突部133eは、Y軸方向に所定の間隔を隔てて形成されている。
 絶縁体133には、端子固定面132bの凹形状部132eと向きあう領域に凸形状部133fが形成されており、この凸形状部133fは、凹形状部132eの内部に向かって延出している。凸形状部133fと凹形状部132eとの間には、クリアランスが形成されている。
 蓋体11のY軸方向の略中央には、ガス放出弁11dが形成されている。ガス放出弁11dは、蓋体11の肉厚を薄くすることにより形成された破壊式の弁であり、電池異常時に電池ケース10の内圧が作動圧に達すると破壊する。これにより電池ケース10の圧力上昇を抑制することができる。蓋体11におけるガス放出弁11d及び端子ボルト(正極)13の間には、電解液注入口11eが形成されており、この電解液注入口11eを介して、電池ケース10の内部に電解液が注入される。
 蓋体11のY軸方向の一端部には、絶縁体133が固定される。蓋体11には、第1の絶縁体回り止め部11a及び第2の絶縁体回り止め部11bが形成されている。第1の絶縁体回り止め部11aは、絶縁体133における台座収容部133aの外面を囲むように形成されている。したがって、絶縁体133に対してX-Y面における回転力が加わった場合には、台座収容部133aの外面が第1の絶縁体回り止め部11aの内面に当接するため、絶縁体133の回転を抑制することができる。
 第2の絶縁体回り止め部11bは、第1の絶縁体回り止め部11aの略中央にY軸方向に延びて形成されている。絶縁体133における一方の突部133eは、第2の絶縁体回り止め部11bにおけるY軸方向の一端面に当接しており、他方の突部133eは、第2の絶縁体回り止め部11bにおけるY軸方向の他端面に当接している。したがって、絶縁体133に対してX-Y面における回転力が加わった場合には、突部133eの外面が第2の絶縁体回り止め部11bの内面に当接するために、より効果的に絶縁体133の回転を抑制することができる。
 第1の絶縁体回り止め部11aは、蓋体11の一部を電池ケース10の内側方向に窪ませることにより形成されている。これにより、端子ボルト(正極)13が電池ケース10に対してより近接した領域に配置されるため、車両用電池1をZ軸方向に小型化することができる。
 蓋体11には、蓋体挿通孔11cが形成されている。蓋体挿通孔11cは、Z軸方向視において絶縁体133の絶縁体開口部133cと重なる位置に設けられている。
 蓋体11と集電端子(正極)131との間には、ガスケット(第2のガスケット)134が介在している。ガスケット134の外周には、集電端子(正極)131のリベット支持部131bを囲む周壁134bが形成されている。ガスケット134は、絶縁材料で形成されている。絶縁材料は、ゴム、樹脂であってもよい。ガスケット134には、集電端子(正極)131に形成されたリベット部131aに密着するガスケット開口部134aが形成されている。リベット部131aがガスケット開口部134aに密着することにより、電池ケース10の密閉性を高めることができる。
 車両用電池1の組み立て状態において、リベット部131aは、ガスケット開口部134a、蓋体挿通孔11c、絶縁体開口部133c及びカシメ孔部132b1を挿通するとともに、端子固定面132bにおいて径方向に拡大するようにカシメられている。これにより、端子ボルト(正極)13、絶縁体133、集電端子(正極)131及び発電要素12が一体化される。なお、負極側の端子の構造は、正極側と同様であってもよいし、異なっていても良い。
 次に、図3乃至図6を参照しながら、端子ボルト(正極)13の軸方向(Z軸方向)に外力が加わることにより屈曲する接続部材(正極)132の挙動について詳細に説明する。図4及び図5は、接続部材(正極)の薄肉部及びその近傍を拡大した拡大図であり、図4は端子ボルト(正極)の軸方向に外力が加わる前の状態を示し、図5は端子ボルト(正極)の軸方向に外力が加わった後の状態を示している。図6は、比較例の電池を示した断面図であり、図3に対応している。比較例は、薄肉部132d及び凸形状部133fが省略されている点で、図3に図示する構成と異なる。
 図6を参照して、締結ナット41が端子ボルト(正極)13に締結されると、締結ナット41の締結力により端子ボルト(正極)13はZ軸方向(蓋体11から離間する方向)に押し上げられる。端子ボルト(正極)13がZ軸方向に押し上げられると、端子ボルト(正極)13の台座部13aに当接する端子締結面132aに対して矢印方向の外力が加わるとともに、端子固定面132bに対してリベット部131aを押し上げる方向に外力が加わる。そのため、比較例の構成では、電池ケース10の封止性が損なわれる。
 これに対して、本実施形態の構成では、端子ボルト(正極)13がZ軸方向に押し上げられると、薄肉部132dを起点として端子締結面132a及び傾斜平板部132cが矢印方向により大きく屈曲して外力が吸収されるため(図5参照)、リベット部131aに伝達される押し上げ力を低減することができる。これにより、電池ケース10の封止性を高めることができる。
 ここで、端子ボルト(正極)13がZ軸方向に押し上げられた際に、凹形状部132e及び凸形状部133fがY軸方向において当接し、この当接部を支点として、薄肉部132dを屈曲させることができる。これにより、リベット部131aに伝達される押し上げ力をより効果的に軽減することができる。なお、本実施形態では、端子ボルト(正極)13の軸方向に加わる外力として、締結ナット41による締結力を例示したが、車両走行時に振動するバスバー40による外力に対しても、本実施形態の構成は有効である。
 (実施形態2)
 図7は、本実施形態における端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、図3に対応している。実施形態1の要素と同一の機能を有する要素には同一符合を付している。本実施形態は、薄肉部132d及び凹形状部132eの設けられる部位が実施形態1と異なる。図7を参照して、傾斜平板部132cには、薄肉部132dが形成されている。薄肉部132dは、傾斜平板部132cの絶縁体133と向きあう面に凹形状部132eを形成することにより構成されている。本実施形態の構成によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
 (実施形態3)
 図8は、本実施形態における端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、図3及び図7に対応している。実施形態1の要素と同一の機能を有する要素には同一符合を付している。本実施形態は、薄肉部132d及び凹形状部132eの設けられる部位が実施形態2と異なる。図8を参照して、端子締結面132aには、薄肉部132dが形成されている。薄肉部132dは、端子締結面132aの絶縁体133と向きあう面に凹形状部132eを形成することにより構成されている。本実施形態の構成によれば、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
 次に、実施形態2及び3と比較した、実施形態1の優位性について説明する。図7を参照して、端子ボルト(正極)13に軸方向の外力が加わった場合、端子締結面132a、傾斜平板部132c及び端子固定面132bのうち傾斜平板部132cに対して最も強い応力が働く。したがって、実施形態1の構成によれば、実施形態2と比べて応力の小さい領域に薄肉部132dが形成されるため、接続部材(正極)132の剛性が低下するのを抑制できる。また、凹形状部132eは、傾斜平板部132cよりも端子固定面132cのほうが容易に形成することができる。したがって、実施形態1の構成によれば、実施形態2の構成よりも製造効率を向上させることができる。
 図8を参照して、端子ボルト(正極)13に軸方向の外力が加わった場合、端子締結面132a及び端子ボルト(正極)13の台座部13aはZ軸方向において重なっているため、端子締結面132aにはより大きな負荷が加わる。そのため、端子締結面132aに対して薄肉部132dを形成した場合、締結ナット41の締結力により端子締結面132aが座屈するおそれがある。実施形態1の構成によれば、端子ボルト(正極)13に当接しない端子固定面132bに対して薄肉部132dが形成されているため、端子締結面132aが座屈するのを抑制することができる。
 また、薄肉部132dは、図4に図示するように、端子固定面132bにおける傾斜平板部132cとの境界部分に形成するのが好ましい。これにより、リベット部131aに近接した領域に薄肉部132dが設けられる構成と比べて、リベット部131aに加わる押し上げ力を軽減することができる。
 (変形例1)
 上述の実施形態では、接続部材(正極)132の外面のうち絶縁体133と向きあう面に凹形状部132eを形成したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、凹形状部132eは、端子固定面132bの上面(図9参照)、傾斜平板部132cの上面(図10参照)、端子締結面132aの上面(図11参照)に設けられてもよい。ただし、凹形状部132eが端子締結面132aの上面に設けられた場合、バスバー40及び端子締結面132aの接触面積(導電面積)が減少する。実施形態3の構成によれば、凹形状部132eが端子締結面132aの下面に設けられるため、上面に設けられる構成と比べて、バスバー40及び端子締結面132aの接触面積を増大させることができる。
 (変形例2)
 上述の実施形態では、接続部材(正極)132の形状を段差形状に形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の形状であってもよい。当該他の形状は、図12に図示するように、ストレート形状の接続部材(正極)132であってもよい。この場合、接続部材(正極)132のいずれかの部位に薄肉部132d及び凹形状部132eが形成される。薄肉部132d及び凹形状部132eは、Y軸方向において端子ボルト(正極)13の台座部13aと異なる位置に設けられるとよい。端子ボルト(正極)13の台座部13aから加わる外力を避けた位置に薄肉部132d及び凹形状部132eが形成されることにより、接続部材(正極)132の剛性が低下するのを抑制できる。なお、当該他の構成は、傾斜平板部132cを、端子締結面132a及び端子固定面132bに対して垂直方向に配置した構成であってもよい。
 (変形例3)
 上述の実施形態では、端子締結面132a及び端子固定面132bが、水平方向において互いに重なる領域を有するが、本発明はこれに限られるものではなく、図13に図示するように、端子締結面132a及び端子固定面132bが水平方向において重ならない形状であってもよい。
 (変形例4)
 図14は、変形例4に係る端子ボルト(正極)及び発電要素の接続構造の断面図であり、上記実施形態と同一の機能を有する構成要素には同一符合を付している。上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。同図を参照して、本変形例2に係る端子ボルト(正極)13は、リベット部131aよりも車両用電池1の中心から離間した位置に設けられている。リベット部131aの上端部は端子固定面132bの上面にカシメられており、リベット部131aの下端部は集電端子(正極)131にカシメられている。集電端子(正極)131と蓋体11との間には、ガスケット134が介在している。薄肉部132d及び凹形状部132eは、上記実施形態及び変形例と同様の部位に形成することができる。このように、接続端子132及び発電要素12を接続する接続構造が、上記実施形態と異なる電池に対しても本発明は適用することができる。
 (変形例5)
 上述の実施形態では、車両用電池1について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の用途に用いることもできる。当該他の用途は、作動時に振動する電動工具であってもよい。当該電動工具は、芝刈り機、チェーンソーであってもよい。つまり、本発明の電池は、車両のみならず、芝刈り機、チェーンソーなどの作動時に振動を伴う様々な搭載機器に好適に搭載することができる。
1 車両用電池  10 電池ケース  11 蓋体
11a 第1の絶縁体回り止め部  11b 第2の絶縁体回り止め部  12 発電要素  13 端子ボルト(正極)  13a 台座部  
13b 突状部  14 端子ボルト(負極)  
131 集電端子(正極)  131a リベット部
131b リベット支持部  132 接続部材(正極)
132a 端子締結面  132a1 端子挿通孔部
132b 端子固定面  132c 傾斜平板部
132b1 カシメ孔部  132d 薄肉部  132e 凹形状部
133 絶縁体  133a 台座収容部
133b 端子支持部  133c 絶縁体開口部
133d 外壁部  133e 突部
134 ガスケット  134a ガスケット開口部
134b 周壁
 

Claims (11)

  1.  発電要素を収容する有底筒状のケースと、
     前記ケースの蓋体と、
     前記ケースの外部に設けられ、前記蓋体の厚み方向に延びる端子電極と、
     前記蓋体を貫通し、前記発電要素の電力を前記ケースの外部に取り出すための取り出し電極であって、前記蓋体を含む面内において前記端子電極と異なる位置に配置される、前記取り出し電極と、
     前記端子電極と前記取り出し電極とを接続する接続部材であって、前記端子電極が前記蓋体の厚み方向に外力を受けた際に、この外力に応じた該接続部材の屈曲を許容する薄肉部を備える前記接続部材と、
     を有することを特徴とする電池。
  2.  前記接続部材は、前記端子電極が接続される第1の平板部と、この第1の平板部とは異なる高さに位置し、前記取り出し電極が接続される第2の平板部とを有する段差形状に形成されており、
     前記薄肉部は、前記第2の平板部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電池。
  3.  前記薄肉部は、前記端子電極が延びる方向における前記第2の平板部の端面のうち、前記蓋体に近接する側の端面に凹形状部を形成することにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載の電池。
  4.  前記第2の平板部と前記蓋体との間には、インシュレータが挟まれており、
     前記インシュレータは、前記凹形状部内に延出する凸形状部を有し、前記凹形状部と前記凸形状部との間にはクリアランスが形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電池。
  5.  前記接続部材は、前記第1の平板部と前記第2の平板部とを繋ぐ傾斜平板部を有し、
     前記薄肉部は、前記第2の平板部における前記傾斜平板部との境界部分に形成されていることを特徴とする請求項2乃至4のうちいずれか一つに記載の電池。
  6.  前記端子電極には、バスバーが挿通されており、
     前記端子電極の外面には、前記バスバーを固定するためのナットが締結されることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一つに記載の電池。
  7.  銅からなる負極端子電極と、
     アルミニウムからなる正極端子電極と、を有し、
     前記凹形状部は、前記正極端子電極及び前記負極端子電極のうち前記正極端子電極のみに形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一つに記載の電池。
  8.  請求項1乃至7のうちいずれか一つの電池を複数接続した組電池。
  9.  前記組電池は、車両を走行させるモータに駆動電力を供給する電源であることを特徴とする請求項8に記載の組電池。
  10.  前記組電池は、電動工具を駆動するための電源であることを特徴とする請求項8に記載の組電池。
  11.  請求項8に記載の組電池を搭載した搭載機器。
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