JP2004214011A

JP2004214011A - 電池

Info

Publication number: JP2004214011A
Application number: JP2002381795A
Authority: JP
Inventors: Takehito Matsubara; 岳人松原; Chikaichi Jinushi; 親市地主; Osamu Ushijima; 修牛嶌
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】蓋板３の端子取付板部３ａを取り付けた後の空き空間を通して集電接続体５と発電要素２の電極との接続作業を行い、この作業後に空き空間に作業部閉塞板部３ｂを接合することにより、集電接続体５を曲げ加工しなくても発電要素２と蓋板３との間に無駄なスペースが生じないようにすることができる電池を提供する。
【解決手段】発電要素２を収納した電池ケース１の開口部に蓋板３が取り付けられると共に、この発電要素２における電池ケース１の開口部側に突出する電極と、蓋板３に貫通して取り付けられた端子４との間が集電接続体５により接続された電池において、蓋板３が、端子４を貫通して取り付けた２枚の端子取付板部３ａと、１枚の作業部閉塞板部３ｂとを接合したものからなる構成とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電要素の電極と端子との間を集電接続体を介して接続した電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池は、発電要素を収納した電池ケースの開口部に蓋板を取り付け、この蓋板に貫通して取り付けられた端子により外部機器との接続を行うものが多い。そして、このような電池には、電池ケースの内部で、発電要素の電極を蓋板の裏面側に突出させ、この電極の突出部を集電接続体を介して端子に接続するようにしたものがある。
【０００３】
上記構成の電気自動車等に用いる比較的大型の非水電解質二次電池には、巻回型の発電要素の一方の端面に例えば正極基体（活物質を保持するための導電性部材であり、集電体ともいう）であるアルミニウム箔を突出させておき、底付きの長円筒容器状の電池ケースに、この発電要素をアルミニウム箔の突出した端面が開口部側に向くように収納して、電池ケースの開口部に取り付けた蓋板を貫通する正極端子とこの発電要素のアルミニウム箔との間を集電接続体を介して接続するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この非水電解質二次電池では、集電接続体の波板状のＵ字部に発電要素の端面から突出したアルミニウム箔を挟んで超音波溶接で接続すると共に、蓋板の裏面側に突出した正極端子にもワッシャをかしめておき、このワッシャを集電接続体の接続部にかしめることにより接続していた。また、このような構成の非水電解質二次電池では、集電接続体の接続部を蓋板の裏面側に突出した正極端子に直接かしめて接続することもできる。この際、集電接続体の接続部は、ワッシャとのかしめ作業を行うためのスペースを確保する必要があるので、発電要素から上方に向けて突出するように形成しておき、このかしめ作業の後に水平方向に折り曲げることにより、発電要素と蓋板との間に無駄なスペースが生じないようにしている。なぜなら、集電接続体の接続部が最初から水平方向に折れ曲がっていると、発電要素と蓋板との間にわずかな隙間しかないために、この接続部をワッシャや正極端子にかしめるための作業スペースが確保できないからである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０４２７７３号公報（段落番号００２５、図１−図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、さらに大型の非水電解質二次電池では、発電要素の電極から集電接続体を介して端子を通し極めて大きな電流を取り出すことになるので、この集電接続体の断面積を非常に大きくする必要がある。このため、集電接続体には、極めて厚い板材や金属鋳物又は金属ブロックを切削等により所定の形状に加工したもの等が用いられるようになるので、発電要素の電極に接続したこの集電接続体の接続部を端子やこの端子にかしめたワッシャ等に接続固定した後に曲げ加工することは極めて困難になるという問題が発生していた。
【０００６】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、蓋板の端子取付板部を取り付けた後の空き空間を通して集電接続体と発電要素の電極との接続作業を行い、この作業後にあき空間に作業部閉塞板部を接合することにより、集電接続体を曲げ加工しなくても発電要素と蓋板との間に無駄なスペースが生じないようにすることができる電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発電要素を収納した電池ケースの開口部に蓋板が取り付けられると共に、この発電要素における電池ケースの開口部側に突出する電極と、蓋板に貫通して取り付けられた端子との間が集電接続体を介して接続された電池において、蓋板が、端子を貫通して取り付けた１枚以上の端子取付板部と、１枚以上の作業部閉塞板部とを接合して構成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、蓋板が端子取付板部と作業部閉塞板部とで構成されるので、まず端子取付板部に取り付けた端子に集電接続体を接続し、次に例えば電池ケースの開口部にこの端子取付板部のみを取り付ける。すると、電池ケースの開口部には、蓋板の作業部閉塞板部を取り付けるための空間が空いたままとなるので、この空いた空間を通して発電要素の電極に集電接続体を接続する。また、本来作業部閉塞板部があるべき空間を通して、先に端子取付板部に取り付けた端子に接続された集電接続体をこの発電要素の電極に接続して、その後にこの発電要素を電池ケースに収納することもできる。そして、最後にこの空いた空間に作業部閉塞板部を取り付けて端子取付板部と接合し蓋板を完成すれば、集電接続体に曲げ加工を施す必要がなくなり、発電要素と蓋板との間にも無駄なスペースが生じるようなことがなくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１〜図３は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は発電要素を収納した電池ケースと蓋板の端子取付板部とを示す非水電解質二次電池の斜視図、図２は電池ケースの開口部に蓋板の端子取付板部のみを嵌め込んだ状態を示す非水電解質二次電池の斜視図、図３は電池ケースの開口部に蓋板を接合して完成した非水電解質二次電池の斜視図である。
【００１１】
本実施形態は、図１に示すように、角形筒状の電池ケース１の内部に長円筒形巻回型の発電要素２を２個並べて収納し、この電池ケース１の両端の開口部に蓋板３（図１では端子取付板部３ａのみを示す）を取り付けた非水電解質二次電池について説明する。電池ケース１は、ステンレス鋼板やアルミニウム合金板等を、短辺（図示の水平方向）に比べて長辺（図示の垂直方向）の方が長い矩形の断面を有する角形筒状に成形したものであり、両端に開口部を有する。発電要素２は、正極と負極を軸方向にずらしてセパレータを介し巻回することにより、一方の端面からは正極基体であるアルミニウム箔を突出させると共に、他方の端面からは負極基体である銅箔を突出させた長円筒形巻回型のものである。そして、２個の発電要素２を長円筒形の平坦な側面が重なり合うように並べ、一方の端面側から電池ケース１の開口部に挿入することにより、これらの発電要素２の両端面がこの電池ケース１の両端の開口部側を向くように収納される。また、これら２個の発電要素２は、一方の開口部側には共にアルミニウム箔が突出し、他方の開口部側には共に銅箔が突出するような向きで収納される。
【００１２】
蓋板３は、図２に示すように、電池ケース１の開口部に嵌め込む長方形状のステンレス鋼板やアルミニウム合金板等からなり、組み立て前には、長手方向の上下端部を構成する２枚のほぼ正方形の端子取付板部３ａと、これらの間の中央部を構成する１枚の作業部閉塞板部３ｂとに分割され、組み立て後に接合して一体化されることになる。これらの蓋板３は、収納された発電要素２のアルミニウム箔が突出した開口部に嵌め込むものが正極側となり、銅箔が突出した開口部に嵌め込むものが負極側となる。また、正極側の蓋板３には、上下端部の端子取付板部３ａにそれぞれ正極側の端子４が１個ずつ取り付けられ、負極側の蓋板３には、上下端部の端子取付板部３ａにそれぞれ負極側の端子４が１個ずつ取り付けられている。これらの端子４は、正極側の場合はアルミニウム合金材からなり、負極側の場合は銅合金材等からなる。ただし、正極側の端子４は、電池内部で電解液と接触する部分がアルミニウム合金材で構成されていればよいので、外部との接続のためのボルト部等は強度を高めるために銅合金等で構成することが好ましく、このようなアルミニウム合金材と銅合金材を予め接合したものを使用することができる。
【００１３】
上記各端子取付板部３ａには、図１に示すように、表面（電池ケース１の開口部に取り付けられたときに外部となる側の面）上の中央部に絶縁封止材を介して端子４が載置されると共に、この端子４の裏面側から突出した突起が端子取付板部３ａの板面を貫通するようになっている。そして、各端子取付板部３ａの裏面には、絶縁封止材を介して集電接続体５が配置され、ここに突出した端子４の突起がこの集電接続体５の板面をも貫通してかしめられる。従って、集電接続体５は、端子取付板部３ａの裏面側で端子４の突起にかしめられることにより、この端子取付板部３ａの表面側の端子４の本体に接続固定されることになる。また、これらの集電接続体５と端子４は、それぞれ絶縁封止材を介して端子取付板部３ａとは絶縁されると共に、貫通部が封止されるようになっている。作業部閉塞板部３ｂは、図２に示すように、電池ケース１の開口部に嵌め込んだこれら端子取付板部３ａの間の空間を塞ぐ長方形の板材である。
【００１４】
上記集電接続体５は、正極側の場合はアルミニウム合金板、負極側の場合は銅合金板やニッケル合金板等からなり、図１に示すように、ほぼ正方形の本体の一辺側から上方又は下方に向けて４本の細板部５ａを櫛歯状に突設したものである。そして、これらの集電接続体５は、本体の中央部が端子取付板部３ａの裏面で端子４の突起にかしめられ、細板部５ａは、この端子取付板部３ａの裏面側から作業部閉塞板部３ｂが接合される蓋板３の中央部側に突出することになる。
【００１５】
上記各端子取付板部３ａは、まず図２に示すように、電池ケース１の両端の開口部の上下端部に嵌め込まれる。すると、集電接続体５の各細板部５ａがこれら上下端部の端子取付板部３ａよりも中央側に突出して、電池ケース１に収納した２個の発電要素２の端面からそれぞれ突出した正極基体又は負極基体となる金属箔と重なり合うようになる。そこで、図示しない挟持板の間に細板部５ａを金属箔と共に挟んで超音波溶着により接続する。この際、電池ケース１の開口部における上下端部の端子取付板部３ａの間の空き空間を利用して超音波溶着の作業を行うので、超音波ホーン等を溶着部に容易に挿入することができ、作業が困難になるようなことがない。なお、挟持板は、正極側の場合にはアルミニウム合金、負極側の場合には銅合金等の薄い板材を二つ折りにしたものであり、この二つ折りの間に細板部５ａと金属箔を挟み込んで、二つ折りの板材の両側から超音波溶着を行う。
【００１６】
上記のようにして発電要素２の電極と集電接続体５の細板部５ａとの接続が完了すると、図３に示すように、電池ケース１の両端の開口部における上下端部の端子取付板部３ａの間にそれぞれ作業部閉塞板部３ｂを嵌め込み、端子取付板部３ａと作業部閉塞板部３ｂとの間を溶接により接合して蓋板３を一体化すると共に、この蓋板３と電池ケース１の開口端縁部との間も溶接により接合することにより非水電解質二次電池を完成する。なお、電解液は、蓋板３の接合後に、これらの蓋板３や電池ケース１に開口された注液口を通して注入してもよいが、電池ケース１の一方の開口部の蓋板３だけを接合した後に、他方の開口部に作業部閉塞板部３ｂを嵌め込む前にこの空き空間から注入することもできる。
【００１７】
上記構成の非水電解質二次電池によれば、蓋板３が２枚の端子取付板部３ａと１枚の作業部閉塞板部３ｂとで構成されるので、電池ケース１の開口部に端子取付板部３ａのみを嵌め込むことにより、この開口部に作業部閉塞板部３ｂを嵌め込むための空間が空くことになる。従って、この開口部の空間を利用して、集電接続体５の細板部５ａを発電要素２の端面から突出する金属箔に接続する作業を行うことができるので、電極との接続後にこの集電接続体５に曲げ加工を施すような必要がなくなる。しかも、この集電接続体５の細板部５ａと電極との接続作業のために、発電要素２と蓋板３との間に無駄なスペースをあける必要もなくなる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、蓋板３を３分割する場合を示したが、２分割以上であれば、この分割数は特に限定されない。例えば蓋板３と同じ外形であり上下端部にそれぞれ端子４を取り付けた１枚ものの端子取付板部３ａの中央部分に超音波溶着作業用の大きな窓部を開口し、この窓部に１枚の作業部閉塞板部３ｂを嵌め込んで塞ぐようにすれば、２分割とすることもできる。しかも、この場合には、端子取付板部３ａを予め電池ケース１の開口部全体に嵌め込んで溶接により接合してから、窓部を通して超音波溶接作業を行うことができるので、この端子取付板部３ａを仮止めして位置決めを行うような必要がなくなり、作業性を向上させることができる。また、蓋板３に端子４が１個だけ取り付けられる場合にも、１枚の端子取付板部３ａと１枚の作業部閉塞板部３ｂのみの２分割とすることができる。さらに、蓋板３に取り付ける端子４の数も限定されないので、この端子４の個数に応じて適宜３分割以上とすることもできる。この際、１枚の端子取付板部３ａには、２個以上の端子４を取り付けることもできる。さらに、端子取付板部３ａと作業部閉塞板部３ｂや電池ケース１の開口部との接合方法は、必ずしも溶接には限定されない。
【００１９】
また、上記実施形態では、集電接続体５が４本の細板部５ａにより発電要素２の電極と接続する場合を示したが、この集電接続体５と電極との接続構造や接続方法も限定されない。例えば、集電接続体５に従来技術で示したような波板状のＵ字部を形成し、このＵ字部に金属箔を挟んで接続することもできる。さらに、電極を挟み込むのではなく、この電極と集電接続体５とを当接させておいて抵抗溶接等により接続することも可能である。
【００２０】
また、上記実施形態では、電池ケース１の両端に開口部がある場合を示したが、従来例のように容器状の電池ケース１であって片方の端部にのみ開口部があるようなものの場合にも同様に実施可能である。ただし、従来例で示したように先に集電接続体５を介して発電要素２と蓋板３とを接続してからこの発電要素２を電池ケース１に収納するような製造方法では、本実施形態のように電池ケース１の両端に開口部を設けられていて、これらを端子４が取り付けられた２枚の蓋板３でそれぞれ塞ぐようにする構成の電池を製造することはできなかった。
【００２１】
また、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、他の電池にも同様に実施可能であり、発電要素２も巻回型に限らず積層型のものを用いることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、蓋板の作業部閉塞板部が取り付けられる空間を利用して集電接続体と発電要素の電極との接続作業を行うことができるので、集電接続体に曲げ加工を施す必要がなくなり、発電要素と蓋板との間にも無駄なスペースが生じるようなこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、発電要素を収納した電池ケースと蓋板の端子取付板部とを示す非水電解質二次電池の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、電池ケースの開口部に蓋板の端子取付板部のみを嵌め込んだ状態を示す非水電解質二次電池の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、電池ケースの開口部に蓋板を接合して完成した非水電解質二次電池の斜視図である。
【符号の説明】
１電池ケース
２発電要素
３蓋板
３ａ端子取付板部
３ｂ作業部閉塞板部
４端子
５集電接続体
５ａ細板部

Claims

発電要素を収納した電池ケースの開口部に蓋板が取り付けられると共に、この発電要素における電池ケースの開口部側に突出する電極と、蓋板に貫通して取り付けられた端子との間が集電接続体を介して接続された電池において、
蓋板が、端子を貫通して取り付けた１枚以上の端子取付板部と、１枚以上の作業部閉塞板部とを接合して構成されたものであることを特徴とする電池。