CN100508268C

CN100508268C - 方形蓄电池

Info

Publication number: CN100508268C
Application number: CNB2006800018070A
Authority: CN
Inventors: 安田范史; 加藤久�; 古宇田达也; 森下直; 金田进一; 石井将之; 户田均
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: CN101099257A

Abstract

本发明提供了一种具有长方体形状的蓄电元件(16)和收纳该蓄电元件的密闭壳体(30)的方形蓄电池。由具有绝缘性的硬质树脂构成的树脂板(20)被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上述蓄电元件的移动。

Description

方形蓄电池

技术领域

本发明涉及在方形的密闭壳体内收纳有长方体形状的蓄电元件的方形蓄电池。

背景技术

随着汽车设备的电气化和电子化，二次电池、电解电容器、电容器等的可充电蓄电池的用途逐渐增加。

在密闭壳体内收纳有蓄电元件的蓄电池的结构例如在日本特开2003—308810号公告中作了公开。根据图12对该蓄电池进行说明。

图12所示的蓄电池100由以下构成：圆筒壳体101；蓄电元件102，其被收纳在该圆筒壳体101内；多根引线103，其从该蓄电元件102延伸；集电板104、104，其与这些引线103的正极或负极连接；端板108、108，其关闭上述圆筒壳体101的两端的开口；电极棒105、105，其从上述集电板104、104延伸，贯通上述端板108、108；螺母106、106，其各自旋入这些电极棒105、105的前端内；以及销107、107，其从上述端板108、108朝圆筒壳体101的中心延伸，贯通上述集电板104、104。

通过电线束109、109向电极棒105、105施加直流电压，从而可把电能蓄积在蓄电元件102内。并且，蓄积在蓄电元件102内的电能可经由电极棒105、105和电线束109、109来取出。

电线束109、109被螺母106、106固定在电极棒105、105上。当拧紧螺母106、106时，向电极棒105、105施加旋转力，集电板104、104由销107、107限制旋转，因而电极棒105、105不旋转。

在防止集电板104、104和电极棒105、105的旋转的方面，销107、107起到重要的作用。

当把蓄电元件102的长度设为L1，把圆筒壳体101的长度设为L2时，圆筒壳体的长度L2由于把销107、107的长度包含在内而增大。即，根据所要求的蓄电能力来决定蓄电元件102的长度L1，然而与该长度L1相比较，圆筒壳体101的长度L2大，产生壳体101与蓄电能力成比例地变大的问题。

而且，在蓄电池100中，在内部封入电解液，促进电化学反应。由于电化学反应而使电解液的一部分气化。由于该气化而使蓄电池100的内部压力上升。圆筒壳体101由于是筒而耐内压的能力强，然而端板108、108由于是平板而耐内压的能力弱。

为了弥补该弱点，如图所示，与圆筒壳体101相比较，端板108、108具有数倍的厚度。端板108、108越厚，蓄电池100就越重。

因此，在把多个蓄电池安装在车辆上的情况下，期望蓄电池100的小型化和轻量化。

发明内容

根据本发明的概念，提供了一种方形蓄电池，该方形蓄电池由以下构成，即：长方体形状的蓄电元件；密闭壳体，其包含包围该蓄电元件的方筒和关闭该方筒的开口的盖体；以及树脂板，其由具有绝缘性的硬质树脂构成，被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上述蓄电元件的移动，上述盖体在四角具有从方形的基面(一般面)突出的凸部。

由于把树脂板插入在密闭壳体与上述蓄电元件之间，因而可抑制蓄电元件的旋转。密闭壳体可做成把树脂板在蓄电元件内的插入考虑在内的尺寸。并且，树脂板薄。结果，可实现密闭壳体的小型化。随着小型化可实现密闭壳体的轻量化，因而可实现方形蓄电池的小型化和轻量化。

优选的是，上述树脂板由以下构成，即：平板部，其平行于上述盖体而配置；以及裙部，其从该平板部呈直角折弯，平行于上述方筒而配置。

优选的是，上述方筒和上述盖体中的一方由以下构成，即：金属板；以及绝缘性树脂膜，其覆盖在该金属板上。

优选的是，上述凸部朝远离上述蓄电元件的方向突出。

优选的是，上述盖体被安装在方筒上，以使上述基面和上述凸部不超出上述方筒的末端。

优选的是，上述树脂板具有连接上述蓄电元件和上述凸部的通孔。

附图说明

图1是根据本发明的方形蓄电池的分解图；

图2是作为上述方形蓄电池的构成要素的方筒的放大截面图；

图3是上述方形蓄电池的截面图；

图4是图3的要部放大图；

图5是作为上述方形蓄电池的构成要素的密闭壳体的要部的截面图；

图6A和图6B是作为上述方形蓄电池的要部的凸部的作用说明图；

图7A～图7D是现有的盖体与本发明的盖体的比较图；

图8是上述盖体的中央位置处的挠度的比较图；

图9是上述盖体的中央位置处的应力的比较图；

图10是作为上述方形蓄电池的要部的盖体和树脂板的分解立体图；

图11是上述盖体和树脂板的作用说明图；以及

图12是现有的蓄电池的截面图。

具体实施方式

如图1所示，方形蓄电池10由以下构成，即：波纹形方筒11；一侧的盖体12，其被预先安装在该方筒11上；蓄电元件16，其中相邻的金属箔13、13保持少许间隙而层叠，经由多根引线14与L字形集电板15、15连接，蓄电元件16作为整体形成为长方体形状；电极棒17、18，其从该蓄电元件16的上表面和下表面延伸；树脂板20、20，其由设置有孔22的平板部21和裙部23构成；另一侧的盖体25，其具有环状的密封材料24；垫圈26和螺母27A，其嵌在上述电极棒17上；以及垫圈26和螺母27B，其嵌在上述电极棒18上。另外，一侧的盖体12也具有密封材料24。

即，上述树脂板20由开有大孔22的平板部21和从该平板部21折弯形成的裙部23构成。

并且，对于树脂板20，只要把平板部21放置在长方体形状的蓄电元件16的上表面或下表面上，就可以设置到蓄电元件16上。

如图2所示，期望的是，方筒11使用在铝等的金属板28的两面覆盖有PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等绝缘材料29、29的绝缘性树脂覆盖金属板。

如图3所示，方形蓄电池10由以下构成，即：长方体形状的蓄电元件16；密闭壳体30，其包含包围该蓄电元件16的方筒11和关闭该方筒11的开口的盖体12、25；以及树脂板20、22，其由具有绝缘性的硬质树脂构成，被插入在上述密闭壳体30与上述蓄电元件16之间的间隙t、t内，用于限制上述蓄电元件16的移动。

假设上述树脂板20朝图中的左右方向移动时，只要不从长方体形状的蓄电元件16的上表面或下表面脱落即可。只要裙部23挂在蓄电元件16上即可，即使尺寸短，也不用担心树脂板20从蓄电元件16的上表面或下表面脱落。即，由于可缩短裙部23的尺寸，因而可容易实现树脂板20的小型化和轻量化。

假定当把螺母27A旋入电极棒17时，构成蓄电元件16的上表面的集电板15与螺母27A一起旋转。对此时发挥止转作用的树脂板20、20的作用进行详细说明。

图4是图3的要部放大图，假设集电板15朝图左移动的情况下，沿方筒11延伸的裙部23防止移动。结果，即使旋转螺母27A(图3)，也不用担心集电板15旋转。螺母27B也一样。

为了进行该止转，只要使用硬且薄的树脂板20即可。而且，方筒11的内径(内尺寸)可设定成蓄电元件16的直径(图中的左右方向的尺寸)加上树脂板20的厚度的2倍后的尺寸。由于裙部23薄，因而可抑制方筒11的直径，可实现蓄电池的小直径化。

并且，由于裙部23的尺寸短，因而可在方筒11的内径与蓄电元件的外径之间形成间隙，可有效地用作收纳从电解液等产生的气体的空间。

而且，由于使树脂板20的平面部21介于另一侧的盖体25与集电板15之间，因而可抑制蓄电元件16的上下移动。

另外，通过使方筒11采用树脂覆盖金属板，可通过树脂覆膜来实现方筒11与蓄电元件16之间的绝缘。然而，当使蓄电元件16与方筒11直接接触时，会由于蓄电元件16的热伸缩或方筒11的内压所引起的膨胀等，使得在长期间使用后，覆盖在方筒11的内表面上的树脂膜(图2的绝缘材料29)磨损、剥离，引起绝缘不良。

关于这一点，在本发明中，可使树脂膜(图2的绝缘材料29)和树脂板20双方发挥绝缘作用。万一树脂膜(图2的绝缘材料29)发生剥离，由于保留了树脂板20的绝缘功能，因而不用担心引起绝缘不良。

因此，可使树脂板20发挥止转作用和绝缘作用的两种作用。

并且，树脂板20的形状和尺寸是任意的。而且，也可采用未在方筒上覆盖绝缘树脂膜的无覆盖金属板。

下面，对密闭壳体30的要部的形状进行说明。

如图5所示，把盖体12的下表面称为基面31。沿着朝上方远离假想线所示的蓄电元件16的方向，从盖体12突出形成凸部32、32。

由凸部32形成的凹口34、34的体积加到蓄电元件16和方筒11的间隙所形成的空间33上。凹口34、34实现的体积增加可达到密闭壳体30的内容积的5～10％。由于体积增加，因而即使电解液气化，气体的压力变化也缓慢，可减轻作用于密闭壳体30的内表面的压力以及压力变动。

并且，采用卷边法来把盖体12安装到方筒11上。在卷边工具的情况下，有必要使盖体12从方筒11的端部向内侧(图下方)靠近L1。本发明的凸部32从基面31突出L2，然而使该L2不超过L1。结果，可使多个方筒11之间容易直接连接。

下面，根据图6对凸部32的作用进行说明。另外，盖体12和凸部32应按三维结构进行探讨，然而结构计算复杂。因此，为了方便起见，把盖体12和凸部32置换成二维的“梁”。

即，图6A示出基面31和下表面与该基面31接触的盖体12(凸部除外)。并且，图6B示意性示出基面31和离该基面31距离L2的凸部32。

如图6A所示，盖体12的纵尺寸(厚度)是h且横尺寸是b时的盖体12的截面二次矩Ia是b·h³/12。

并且，如图6B所示，离基面31距离L2的凸部32的截面二次矩Ib被定为Ia+(b·h)×(L2)²。即，由于凸部32的存在而使截面二次矩增大(b·h)×(L2)²。

由于截面二次矩越大，挠度就越小，因而图6B的挠度比图6A小。

并且，使截面二次矩乘以距离分量所得的截面系数越大，弯曲应力就越小。因此，图6B的应力比图6A小。

如上所述，凸部发挥减小挠度、且减小应力(弯曲应力)的作用。

图7A—图7D是将现有的盖体和本发明的盖体进行比较的比较图，图7A示出不具有凸部的盖体111。把该盖体111称为比较例1。图7B示出具有环状的凸部112的盖体113。把具有环状的凸部112的盖体113称为比较例2。

图7C示出在四角具有I字形的凸部32的盖体12。把该盖体12称为实施例1。图7D示出在四角具有三角形的凸部32的盖体12。把该盖体12称为实施例2。

比较例1、2和实施例1、2按照以下条件实施了结构计算。

○计算条件：

盖体的纵横尺寸：60mm×60mm

中央孔的尺寸：23mm

盖体的厚度：0.5mm

盖体的材质：JIS A3004—O

负荷(内压)：0.6MPa

凸部的形状、尺寸：参照图7A—图7D

把盖体设为三维的“面”，将周边固定，分布地施加重量，计算出挠度和应力。根据图8和图9对该计算结果进行说明。

如图8所示，盖体的中央位置处的挠度在比较例1中超过2mm，比较例2是约1.7mm。实施例1是约1.8mm，稍大于比较例2。实施例2是约1.4mm，挠度最小。

并且，如图9所示，关于盖体的中央位置处的应力，比较例1是约1300MPa，比较例2是约1100MPa。相比之下，实施例1是约950MPa，小于比较例2，实施例2是约800MPa，为最小。

因此，实施例2的挠度最小且应力最小。

从以上判明，与现有公知的环状的凸部(图7B符号112)相比，本发明的四角各方设置的凸部32(图7C、图7D)可抑制挠度和应力。据此，也可以说，与连续的凸部(环状的凸部)相比，使凸部之间分离在结构上是优良的。

下面，对更优选的树脂板20的形式进行说明。

如图10所示，树脂板20在平板部21的四角具有三角形的通孔36。

当使树脂板20与盖体12对准时，如图11所示，通孔36与凸部32重合。蓄电元件16经由通孔36与凹口34连接。积存在方筒11的内部的气体通过通孔36到达凹口34。由于压力可直接向凹口34排放，因而可缓和由气体引起的内压变化。

另外，本发明的方形蓄电池10只要是二次电池、电解电容器、电容器等可充电的电气部件，与种类无关。

根据本发明的方形蓄电池可用作安装在车辆上的二次电池。

Claims

1.一种方形蓄电池，其特征在于，该方形蓄电池由以下构成：

长方体形状的蓄电元件；

密闭壳体，其包含包围上述蓄电元件的方筒和关闭该方筒的开口的盖体；以及

树脂板，其由具有绝缘性的硬质树脂构成，被插入在上述密闭壳体与上述蓄电元件之间，用于限制上述蓄电元件的移动，

上述盖体在四角具有从方形的基面突出的凸部。

2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述树脂板由以下构成：

平板部，其平行于上述盖体而配置；以及

裙部，其从该平板部呈直角折弯，平行于上述方筒而配置。

3.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述方筒和上述盖体中的一方由以下构成：

金属板；以及

绝缘性树脂膜，其覆盖在该金属板上。

4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述凸部朝远离上述蓄电元件的方向突出。

5.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，上述盖体被安装在方筒上，使上述基面和上述凸部不超出上述方筒的末端。

6.根据权利要求4所述的蓄电池，其特征在于，上述树脂板具有连接上述蓄电元件和上述凸部的通孔。