JP2004319306A

JP2004319306A - 角形密閉式二次電池

Info

Publication number: JP2004319306A
Application number: JP2003112528A
Authority: JP
Inventors: Junji Adachi; 淳史足立; Hiroyuki Miyamoto; 裕幸宮本
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】長期間にわたって漏液の恐れのない角形密閉式二次電池を得る。
【解決手段】角形電槽２の上部または電槽蓋に貫通形成した接続穴７に外部接続端子８を嵌合して角形電槽２内の極板群５から上方に延出された集電体１１、１２の接続延出部２１と接合し、接続穴７の周囲で外部接続端子８及び接続延出部２１と角形電槽２との間をシール材１６にて密閉した角形密閉式二次電池１において、接続延出部２１を耐電解液性と絶縁性を有する被覆材料２２で被覆し、注液時に接続延出部２１が電解液で濡れないようにし、アルカリクリープのスタートラインが極板群５中の電解液となるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角形密閉式二次電池に関し、特に外部接続端子部分からの漏液防止を図った角形密閉式二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の角形密閉式二次電池として、複数の単電池を直列接続して内蔵し、単電池間の接続抵抗の低減を図った角形密閉式二次電池を本出願人が先に提案している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
その角形密閉式二次電池１の構成を図５を参照して説明する。２は扁平な直方体状の角形電槽で、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する上面開口の直方体状の複数（図示例では６つ）の電槽３をその短側面を共用して相互に一体的に連結して成り、各電槽３の上面開口が一体の蓋体４にて一体的に閉鎖されている。各電槽３内には、電槽３の長側面と平行な多数の正極板と負極板をセパレータを介して短側面方向に積層してなる極板群５が電解液とともに収納され、単電池６が構成されている。
【０００４】
角形電槽２の両端の電槽３の外側の端壁及び各電槽３、３間の隔壁の上端部には接続穴７が形成され、両端の電槽３の外側の端壁の接続穴７には正極又は負極の接続端子８が装着され、中間の電槽３、３間の隔壁の接続穴７を通して両側の単電池６、６が直列接続されている。互いに隣り合う電槽３、３同士は蓋体４に設けられた連通路９にて連通され、各電槽３毎に内部圧力が一定以上になったときに圧力を解放するための単一の安全弁１０が蓋体４に配設されている。また、単電池６の温度を検出する温度検出センサを装着するセンサ装着穴２１が適当な単電池６の極板群５の上端に接するように凹入形成されている。
【０００５】
極板群５において、正極板と負極板は互いに反対側の側縁部が外側に突出されてその突出側縁部がリード部として構成され、その側端縁にそれぞれ集電体１１、１２が溶着されている。
【０００６】
単電池６、６を直列接続する接続構成は、集電体１１、１２の上端部に、電槽３、３間の隔壁の上端部に貫通形成した接続穴７に嵌入する接続突部１３を突出形成し、これら接続突部１３の先端を溶接して隣り合う単電池６、６の集電体１１、１２を接続している。また、両端の電槽３の集電体１１又は１２と接続端子８との間の接続は、図５に示すように、接続端子８の接続突部１４と接続突部１３の先端を溶接して接続している。
【０００７】
また、図６に示すように、集電体１１、１２の接続突部１３又は接続端子８の接続突部１４の周囲に環状溝１５を形成してそれぞれ隔壁又は端壁との間のシールを行うＯリング１６を配設している。これらの環状溝１５に装着されたＯリング１６にて接続穴７は２重にシールされている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−９３５０３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−９３５０８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の角形密閉式二次電池１の構成においては、集電体１１、１２の接続突部１３及び外部接続端子８の接続突部１４の周囲に端壁との間のシールを行うＯリング１６を配設し、端壁の両側で２重にシールすることにより使用中の漏液を防止しているが、特に負極側において長期間経過するにつれて、図６に示すように、電解液Ｅが集電体１１、１２に沿ってはい上がり、接続突部１３の周囲のＯリング１６及び接続突部１４の周囲のＯリング１６を通って外部に微量漏する恐れがあった。その主たる原因は、通電に伴って負極側で集電体１１、１２の表面に沿って電解液Ｅの濡れ領域がはい上がって行くアルカリクリープ現象であり、その現象自体は避けられないが、注液時に集電体の表面に電解液Ｅが付着し、極板群中の電解液と連続した状態で集電体の表面が電解液Ｅで濡れていると、その濡れ領域の先端がアルカリクリープ現象のスタート位置となって、はい上がりが始まることになっていたのである。
【００１１】
また、正極側でも集電体の表面が電解液で濡れた状態で電位が加わることで長期間経過するにつれて微量の漏出につながる場合がある。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、長期間にわたって漏液の恐れのない角形密閉式二次電池を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の角形密閉式二次電池は、角形電槽の上部または電槽蓋に貫通形成した接続穴に外部接続端子を嵌合して角形電槽内の極板群から上方に延出された接続延出部と接合した角形密閉式二次電池において、接続延出部の少なくとも一部を耐電解液性と絶縁性を有する被覆材料で被覆したものであり、極板群から延出した接続延出部の少なくとも一部が耐電解液性と絶縁性を有する材料で被覆されていることで、注液時に接続延出部が電解液で濡れず若しくは少なくとも極板群中の電解液と電気的に接続された状態の電解液で濡れることがないため、アルカリクリープのスタートラインが極板群中の電解液となり、漏液に至るまでの時間が飛躍的に延びて、長期間にわたって高い信頼性を確保することができる。
【００１４】
また、接続延出部を角形電槽の内側から覆うように被覆材料を塗着若しくは充填配置すると、接続延出部の電槽内に臨んでいる部分が被覆材料で被覆されることで注液時に接続延出部が電解液で濡れるのをほぼ確実に防止できて、上記効果を確実に得ることができる。
【００１５】
また、被覆材料が、ピッチ、ホットメルト接着剤、角形電槽と同系の熱可塑性合成樹脂の何れかから成ると、接続延出部と外部接続端子の接合後に容易に塗着又は充填して被覆することができて好適である。
【００１６】
また、接続延出部における極板群と隣接する部分と外部接続端子との接合部との間の位置で、接続延出部の外周を取り囲むように被覆材料を被覆すると、たとえ接続延出部に電解液が付着しても極板群中の電解液と分離され、電気的に絶縁されるため、上記効果を奏することができ、かつ接続突部を除いて接続延出部に予め加工を施しておくことも可能で、組み付け工数の増加を来さない。
【００１７】
また、被覆材料の表面が、電解液に対する撥液性を有すると、電解液が被覆材料の表面を濡らすことがなく、より大きな効果が発揮される。
【００１８】
また、接続穴の周囲で外部接続端子と接続延出部の一方又は両方と電槽との間をシール材にて密閉すると、一層高い漏液防止効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の角形密閉式二次電池の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態の角形密閉式二次電池は、複数の単電池を直列接続して内蔵した集合型二次電池から成り、その全体構成は、図４を参照して説明した従来例と同じであり、同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、相違点について主として説明する。
【００２０】
図１において、角形電槽２の両端の電槽３の外側の端壁に沿って配設されている集電体１１、１２においては、外部接続端子８と接続するため極板群５から上方に延出されている接続延出部２１が、ピッチ、ホットメルト接着剤、フッ素系樹脂、または角形電槽２と同系の熱可塑性合成樹脂（ＰＰ、ＰＰＥ、ＰＰ／ＰＰＥアロイ樹脂など）などから成る耐電解液性と絶縁性を有する被覆材料２２にて電槽３の内側から被覆されている。
【００２１】
被覆方法としては、集電体１１、１２の接続突部１３と外部接続端子８の接続突部１４を溶接にて接合した後、塗布ノズルなどから被覆材料２２を吐出させて接続延出部２１に対して塗着してもよいが、図２（ａ）に示すように、集電体１１、１２の接続延出部２１の内側に適当な隙間をあけて堰板２３を配置し、図２（ｂ）に示すように、電槽３の外側の端壁と堰板２３との間に吐出ノズル２４から加熱溶融した被覆材料２２を充填し、冷却硬化後に堰板２３を除去すると、接続延出部２１を被覆材料２２にてより完全にかつ容易に被覆することができて好適である。
【００２２】
また、集電体１１、１２の接続延出部２１における極板群５と隣接する部分と接続突部１３との間の位置で、接続延出部２１の外周を取り囲む帯状に被覆樹脂層２５が設けられている。この被覆樹脂層２５は、例えば集電体１１、１２の該当箇所にホットメルト接着剤を塗布して硬化させたり、粉体樹脂を添着した状態で加熱炉に通して焼き付ける等の方法で容易に形成される。勿論、この被覆樹脂層２５は接続突部１３を除いて接続延出部２１の全面に形成してもよい。
【００２３】
好適には、被覆材料２２や被覆樹脂層２５は電解液に対して撥液性を有する材料が用いられ、若しくはそれらの表面が撥液性を発揮するようにコーティング層が形成される。
【００２４】
なお、本実施形態では接続延出部２１に予め形成される被覆樹脂層２５と、集電体１１、１２の接続突部１３と外部接続端子８の接続突部１４を接合した後に形成される被覆材料２２を併用した例を示したが、何れか一方のみを実施するだけでもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、図３に示すように、電槽３、３間の隔壁を介して単電池６、６同士を直列接続している接続部においても、集電体１１、１２の極板群５から上方に突出している接続延出部２１を、電槽３の内側から被覆材料２２にて同様に被覆している。
【００２６】
以上の構成の角形密閉式二次電池１においては、集電体１１、１２の極板群から突出した接続延出部２１の少なくとも一部が耐電解液性と絶縁性を有する被覆材料２２又は被覆樹脂層２５で被覆されていることで、注液時に集電体１１、１２が電解液で濡れず若しくは少なくとも極板群５中の電解液と電気的に接続された状態の電解液で濡れることがない。そのため、アルカリクリープのスタートラインが極板群５中の電解液となり、漏液に至るまでの時間が飛躍的に延びて、長期間にわたって高い信頼性を確保することができる。
【００２７】
特に、集電体１１、１２の接続延出部２１を電槽３の内側から覆うように被覆材料２２を塗着若しくは充填配置しているので、接続延出部２１の電槽３内に臨んでいる部分のほぼ全体を被覆材料２２で被覆でき、注液時に接続延出部２１が電解液で濡れるのをほぼ確実に防止できて、上記効果を確実に得ることができる。
【００２８】
また、接続延出部２１における極板群５と隣接する部分と接続突部１３との間の位置で、接続延出部２１の外周を取り囲む帯状の被覆樹脂層２５を形成しているため、たとえ接続延出部２１に電解液が付着しても極板群５中の電解液と分離され、電気的に絶縁されるため、上記効果を奏することができ、かつ集電体１１、１２に予め被覆樹脂層２５を形成しておくことも可能で、組み付け工数の増加を来さないという利点がある。
【００２９】
また、これら被覆材料２２や被覆樹脂層２５の表面に電解液に対する撥液性を持たせると、電解液が被覆材料２２や被覆樹脂層２５の表面を濡らすことがなく、集電体１１、１２の接続延出部２１にたとえ電解液が付着しても極板群５中の電解液と確実に分離されるため、上記作用が一層確実に得られる。
【００３０】
また、単電池６、６間で電槽３、３間の隔壁を介して集電体１１と１２を接続している接続部においても、集電体１１、１２の接続延出部２１を被覆材料２２にて被覆しているので、電解液が付着した状態で長期間にわたり電位がかかって酸化し、電槽３、３間で液絡が発生するのを確実に防止できる。
【００３１】
なお、以上の実施形態の説明では、角形電槽２の両端の外部接続端子８に対して、集電体１１、１２の接続延出部２１を直接接続した例を示したが、大電流が流れた場合の電圧低下を減少させるため、集電体１１、１２に、より抵抗の小さい導電板を接合し、この導電板と外部接続端子８を接続するようにした構成の場合には、その導電板の極板群５から上方に延出された部分が、接続延出部２１となることは言うまでもない。
【００３２】
また、上記実施形態では、外部接続端子８を角形電槽２の両端上部に配設した例について説明したが、図４に示すように、外部接続端子８を電槽蓋４の両端部に上向きに配設した場合にも、その外部接続端子８と接続するため、角形電槽２の両端の電槽３の外側の端壁に沿って極板群５から上方に延出されている集電体１１、１２の接続延出部２１を、電槽３の内側から被覆材料２２にて被覆することによって同様の作用効果を奏することは詳しく説明するまでもない。なお、図４において、２６は電槽蓋４に形成された外部接続端子８の貫通穴、２７は外部接続端子８の下端部に電槽蓋４の内面に係合するように形成された鍔部、２８は電槽蓋４の内面と鍔部２７の間に介装されたＯリングなどのシール材、２９は鍔部２７との間で電槽蓋４を挟圧して外部接続端子８を固定する固定具、３０は固定具２９と電槽蓋４の外面との間に介装されたシール材であり、外部接続端子８の貫通部は２重シールが施されている。
【００３３】
また、上記実施形態では角形電槽２内に複数の単電池６を内蔵した角形密閉式二次電池１の例を説明したが、本発明を単電池からなる角形密閉式二次電池に適用しても同様の作用効果を奏することは明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の角形密閉式二次電池によれば、極板群から延出されている接続延出部の少なくとも一部が耐電解液性と絶縁性を有する材料で被覆されていることで、注液時に接続延出部が電解液で濡れず若しくは少なくとも極板群中の電解液と電気的に接続された状態の電解液で濡れることがないため、アルカリクリープのスタートラインが極板群中の電解液となり、漏液に至るまでの時間が飛躍的に延びて、長期間にわたって高い信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の角形密閉式二次電池における外部接続端子接続部の縦断面図である。
【図２】同実施形態における被覆材料の充填工程を示す縦断面図である。
【図３】同実施形態における単電池間の接続部の縦断面図である。
【図４】同実施形態の変形例における外部接続端子接続部の縦断面図である。
【図５】従来例の角形密閉式二次電池の縦断面図である。
【図６】同従来例の角形密閉式二次電池における外部接続端子接続部の縦断面図である。
【符号の説明】
１角形密閉式二次電池
２角形電槽
３電槽
５極板群
７接続穴
８外部接続端子
１１、１２集電体
１６Ｏリング（シール材）
２１接続延出部
２２被覆材料
２５被覆樹脂層（被覆材料）

Claims

角形電槽の上部または電槽蓋に貫通形成した接続穴に外部接続端子を嵌合して角形電槽内の極板群から上方に延出された接続延出部と接合した角形密閉式二次電池において、接続延出部の少なくとも一部を耐電解液性と絶縁性を有する被覆材料で被覆したことを特徴とする角形密閉式二次電池。
接続延出部を角形電槽の内側から覆うように被覆材料を塗着若しくは充填配置したことを特徴とする請求項１記載の角形密閉式二次電池。
被覆材料は、ピッチ、ホットメルト接着剤、角形電槽と同系の熱可塑性合成樹脂の何れかから成ることを特徴とする請求項２記載の角形密閉式二次電池。
接続延出部における極板群と隣接する部分と外部接続端子との接合部との間の位置で、接続延出部の外周を取り囲むように被覆材料を被覆したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の角形密閉式二次電池。
被覆材料の表面が、電解液に対する撥液性を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の角形密閉式二次電池。
接続穴の周囲で外部接続端子と接続延出部の一方又は両方と電槽との間をシール材にて密閉したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の角形密閉式二次電池。