JP2010097822A - 電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋板３に突設した回り止め部３ｂによって外部端子４の回り止めを行うことにより、この外部端子４の締め付けトルクが気密性や導電性を損なうようなおそれのない電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】端子引出貫通孔３ａが穿設されると共に、上面に上方に突出する回り止め部３ｂが形成された蓋板３と、端子引出貫通孔３ａを通して下部が電池容器１内部に貫入し発電要素２の金属箔２ａに接続されると共に、蓋板３に絶縁封止材６、７を介して封止固着された補助端子８と、この補助端子８の上部に接続固定された接続導体９と、台座部４ａの上方にボルト部４ｂを突設し、接続導体９の端子貫通孔９ｂに下方からこのボルト部４ｂを貫通させると共に、台座部４ａが蓋板３の回り止め部３ｂに係止されることによりボルト部４ｂの軸線を中心とした回転が制限される外部端子４とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電要素を収納した電池容器の上端開口部を塞ぐ蓋板に端子を設けた電池及びその製造方法に関するものである。

図７に従来の大型の非水電解質二次電池の端子の取り付け構造を示す（例えば、特許文献１の第６図〜第８図参照。）。この非水電解質二次電池は、電池容器１内に長円筒形の巻回型の発電要素２を収納し、電池容器１の上端開口部を蓋板３で塞いで密閉したものである。発電要素２には、左右の端部に電極の金属箔２ａ、２ａが巻回された巻き束状のままはみ出していて、これらの金属箔２ａ、２ａには集電接続体５、５が接続されている。また、蓋板３には、左右の端部に外部端子４、４が取り付けられている。

外部端子４は、高さの低い円柱状の台座部４ａの上面からボルト部４ｂが上方に突設されると共に、この台座部４ａの下面からかしめ筒４ｃが下方に突設されたものである。そして、正極側と負極側の外部端子４、４のかしめ筒４ｃ、４ｃは、蓋板３の左右端部の上面に配置された外部絶縁封止材６、６の貫通孔と、蓋板３の左右端部の端子引出貫通孔３ａ、３ａと、蓋板３の左右端部の下面に配置された内部絶縁封止材７、７の貫通孔を通して、この蓋板３の上方から電池容器１内に嵌入すると共に、集電接続体５、５の上部の水平に折り曲がった接続部５ａ、５ａに形成された貫通孔にも通して下方からかしめられる。従って、外部端子４は、かしめ筒４ｃがかしめによって集電接続体５に接続され、発電要素２の電極の金属箔２ａにも接続されると共に、絶縁封止材６、７を介して蓋板３を挟持するので、この蓋板３に絶縁封止された状態で固着されることになる。

ところが、このような外部端子４の取り付け構造では、非水電解質二次電池を外部機器と接続するためにリード線の圧着端子等を外部端子４のボルト部４ｂに嵌めてナット等で締め付けた場合、特にこのようなナット等の着脱を繰り返した場合に、締め付けトルクがかしめ筒４ｃのかしめ部に直接加わり、集電接続体５の接続部５ａとのかしめが緩んで外部端子４だけが空転するおそれがある。そして、外部端子４が空転すると、集電接続体５との接触電気抵抗が大きくなって電池性能が低下するだけでなく、絶縁封止材６、７との間にも隙間が生じて電池容器１内の密閉が不完全になるという問題が生じる。

しかも、非水電解質二次電池の場合、正極側の外部端子４にアルミニウム合金が用いられることが多いので、ボルト部４ｂをナット等で強く締め付けたり、このようなナット等の着脱を繰り返すと、このボルト部４ｂのねじ山が破損するという問題もあった。

そこで、従来は、外部端子４の台座部４ａを横断面が四角形や六角形等の多角柱状とし、外部絶縁封止材６にも同様の形状の外部端子凹部を設け、この外部絶縁封止材６の外部端子凹部に台座部４ａを嵌合させて外部端子４の回り止めを行わせようという提案もあった（例えば、特許文献１の第１図〜第５図参照。）。

しかしながら、このような外部端子４の取り付け構造でも、台座部４ａと外部絶縁封止材６の外部端子凹部との嵌合の若干の隙間によって外部端子４が僅かな角度だけ空転するおそれがあり、かしめ筒４ｃと集電接続体５の接続部５ａとのかしめが緩むのを完全に防ぐことはできないという問題がある。しかも、ボルト部４ｂをナット等で締め付けたときの締め付けトルクは、外部絶縁封止材６にも直接加わることになり、この外部絶縁封止材６に大きなストレスがかかって気密性が損なわれるおそれがあるという問題も生じる。

このため、従来は図８に示すような外部端子４の取り付け構造も提案されていた（例えば、特許文献２参照。）。この場合の外部端子４は、台座部４ａが六角柱状に形成されると共に、この台座部４ａの上面からはボルト部４ｂが突設されるが、下面にはかしめ筒が突設されない。また、外部絶縁封止材６の上面にも同様の六角形の外部端子凹部６ａを設け、この外部端子凹部６ａに台座部４ａを嵌合させて外部端子４の回り止めを行わせようにしている。

上記外部絶縁封止材６の上面には、補助端子凹部６ｂも設けられ、この補助端子凹部６ｂには、補助端子８の台座部８ａが嵌合するようになっている。補助端子８は、台座部８ａの下面から第１かしめ筒８ｂが下方に突設されると共に、この台座部８ａの上面から第２かしめ筒８ｃが上方に突設されたものである。そして、正極側と負極側の補助端子８、８の第１かしめ筒８ｂ、８ｂは、外部絶縁封止材６、６の補助端子凹部６ｂ、６ｂの底面に形成された貫通孔と、蓋板３の左右端部の端子引出貫通孔３ａ、３ａと、内部絶縁封止材７、７の貫通孔を通して、この蓋板３の上方から電池容器１内に嵌入すると共に、集電接続体５、５の接続部５ａ、５ａに形成された貫通孔にも通して下方からかしめられる。従って、補助端子８は、第１かしめ筒８ｂと集電接続体５の接続部５ａとのかしめによる接続部を介して発電要素２の金属箔２ａに接続されると共に、絶縁封止材６、７を介して蓋板３を挟持するので、この蓋板３に対して絶縁封止された状態で固着されることになる。

また、上記補助端子８の第２かしめ筒８ｃと外部端子４のボルト部４ｂには、接続導体９が取り付けられる。接続導体９は、ほぼ長方形状の板材であり、一端部にはかしめ孔９ａが形成されると共に、他端部には端子貫通孔９ｂが形成されている。そして、この接続導体９は、端子貫通孔９ｂに外部端子４のボルト部４ｂが下方から挿入されると共に、かしめ孔９ａに補助端子８の第２かしめ筒８ｃが下方から挿入されて上方からかしめられる。従って、外部端子４は、外部機器との接続のためにボルト部４ｂをナット等で締め付けると、接続導体９を介して補助端子８に接続固定され、これによって発電要素２の電極の金属箔２ａにも接続されることになる。

このような外部端子４の取り付け構造を用いれば、ボルト部４ｂをナット等で締め付けても、締め付けトルクは補助端子８には直接加わらないので、集電接続体５の接続部５ａとのかしめが緩むようなおそれはなくなる。しかも、非水電解質二次電池の場合であっても、正極側の補助端子８だけにアルミニウム合金を用い、外部端子４には鉄や鋼等の強度の高い金属材を用いることができるので、ナット等の締め付けによってボルト部４ｂのねじ山が破損するようなこともなくなる。

なお、外部端子の台座部に凸部を設け、この凸部を樹脂製の蓋板部の凹穴に挿入して外部端子の回り止めを行う発明も従来から提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、この場合は、外部端子の台座部は電池容器の内側にあり、凹穴も蓋板部の内側の下面に形成されているので、この外部端子の取り付けと凸部の凹穴への挿入を電池容器の内側で行う必要があり、電池の組み立てが困難であるという問題があった。
特開２００１−３５７８３３号公報 特開２００３−３４６７７４号公報（第２頁、第３図） 特開平１０−１２５２９１号公報

ところが、発明者らがさらに検討を重ねたところ、上述したような外部端子４の取り付け構造であっても、ボルト部４ｂをナット等で締め付けると、締め付けトルクは外部絶縁封止材６の外部端子凹部６ａに直接加わるので、補助端子８の第１かしめ筒８ｂをかしめることにより蓋板３との間の封止を行う外部絶縁封止材６に大きなストレスがかかって高いレベルでの気密性が損なわれるのを確実に避けることができないという問題があることを見いだした。即ち、外部絶縁封止材６は、蓋板３の上面に強く圧迫される他に、ねじれ方向の大きな力を受けるので、素材の僅かな変形によって蓋板３との界面に微小な隙間を生じて密閉が不完全になるおそれが生じるのである。また、この外部絶縁封止材６が蓋板３に対して回り止めがなされていても、この回り止めとの間の若干の隙間によって外部絶縁封止材６自体が僅かに位置ずれするおそれがあり、これによって蓋板３との界面に微小な隙間を生じて密閉が不完全になるおそれが生じるのである。

本発明は、蓋板に突設した回り止め部によって外部端子の回り止めを行うことにより、この外部端子の締め付けトルクが気密性や導電性を損なうようなおそれのない電池及びその製造方法を提供しようとするものである。

請求項１の電池は、発電要素を電池容器に収納した電池において、電池容器の上端開口部を塞ぎ、上面が部分的に凸状及び／又は凹状となった回り止め部が形成された蓋板と、台座部とこの台座部の上方に突出するボルト部とを備え、台座部が蓋板の回り止め部に係止されて蓋板上に配置された外部端子とを備えたことを特徴とする。

請求項２の電池は、発電要素を電池容器に収納した電池において、電池容器の上端開口部を塞ぎ、上下に貫通する端子引出貫通孔が穿設されると共に、上面が部分的に凸状及び／又は凹状となった回り止め部が形成された蓋板と、蓋板の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電極に接続されると共に、この蓋板に封止材を介して封止固着された補助端子と、補助端子の上部に一部が接続固定されると共に、他の部位に端子接続部が形成された接続導体と、台座部とこの台座部の上方に突出するボルト部とを備え、接続導体の端子接続部にこのボルト部を接続させると共に、台座部が蓋板の回り止め部に係止された外部端子とを備えたことを特徴とする。

請求項３は、前記電池において、接続導体に代えて、補助端子に、この補助端子の上部から引き出され、この引き出された部分に端子接続部が形成された接続導体部が設けられたことを特徴とする。

請求項４は、前記電池が非水電解質二次電池であり、正極端子側の前記補助端子がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、負極端子側の前記補助端子が銅又は銅合金からなり、外部端子が鉄又は鋼からなることを特徴とする。

請求項５の電池は、前記外部端子の台座部が、底面に上方に向けて、ボルト部の軸線に対して回転体でない形状の凹部が形成されたものであり、前記蓋板の回り止め部が、この蓋板の板材をプレス加工によって台座部の凹部に嵌合する形状に上方に突出させた凸部であり、この凸部を台座部の凹部に嵌合させて係止することによりボルト部の軸線を中心とした外部端子の回転を制限するものであることを特徴とする。

請求項６の電池は、前記外部端子の台座部が端子絶縁材を介して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この外部端子の回転を制限するものであることを特徴とする。

請求項７は、前記電池において、端子絶縁材に代えて、蓋板の上面における少なくとも回り止め部の表面を覆うように形成又は接合された端子絶縁層を用いたものであることを特徴とする。

請求項８は、前記電池において、外部端子の台座部が、蓋板の回り止め部に係止されるものに代えて、端子絶縁材に係止されることによりボルト部の軸線を中心としたこの端子絶縁材に対する外部端子の回転を制限するものを用い、端子絶縁材が、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この蓋板に対する回転が制限されるものであることを特徴とする。

請求項９は、前記電池において、外部端子が、ボルト部に代えて、台座部から上方に突出し、この突出上端面に下方を向くねじ穴が穿設された突出部を有することを特徴とする。

請求項１０の電池の製造方法は、前記電池における蓋板の回り止め部が、蓋板上に外部端子の台座部を当接させた状態で、この蓋板の下方から凸状の金型でプレスすることにより、台座部の凹部に嵌合する形状に上方に突出させた凸部として形成されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、外部端子のボルト部に締め付けトルクが加わっても、蓋板の回り止め部がこの外部端子の回転を制限することができる。また、蓋板の回り止め部は、この蓋板の上面を部分的に上方に突出させて凸状にしたり、下方に窪ませて凹状としたものなので、外部端子の回り止めを確実に行うことができるだけでなく、別に回り止めの部品を用いる必要もなくなり、部品点数と組み立て作業工数を削減することができる。しかも、回り止め部は、例えば蓋板のプレス加工時に容易に一体的に形成することができ、この回り止め部の形状や大きさが共通なら、サイズの異なる電池の場合にも、端子構造を共通化させることができる。さらに、外部端子は、蓋板の上方から取り付けて台座部を回り止め部に係止することができるので、組み立てが容易となる。

請求項２の発明によれば、外部機器に接続される外部端子と電池容器の内部で発電要素の電極に接続される補助端子とが分離されているので、外部端子のボルト部に加わる締め付けトルクが補助端子にも加わることがなくなり、補助端子と蓋板との間の封止材による封止が損なわれるおそれが生じないだけでなく、この補助端子と発電要素の電極との間の接続が損なわれるおそれも生じない。また、外部端子のボルト部に加わる締め付けトルクが補助端子と蓋板との間の封止材にも加わることがなくなり、封止材にストレスが加わって封止が損なわれるおそれも生じない。さらに、外部端子のボルト部に締め付けトルクが加わっても、蓋板の回り止め部がこの外部端子の回転を制限することができる。しかも、蓋板の回り止め部は、この蓋板の金属板を上方に突出させて凸状にしたり、下方に窪ませて凹状としたものなので、外部端子の回り止めを確実に行うことができるだけでなく、別に回り止めの部品を用いる必要もなくなり、部品点数と組み立て作業工数を削減することができる。

請求項３の発明によれば、補助端子に接続導体部を設けることにより、接続導体の一端部をかしめ等により補助端子に接続固定する作業工数と部品点数を削減することができる。

請求項４の発明によれば、外部機器との接続のためのナット等による締め付けが、強度の弱いアルミニウム等からなる補助端子ではなく、強度の強い鉄等からなる外部端子で行われるので、この外部端子のボルト部やねじ穴のねじ山が破損するのを防止することができる。

請求項５の発明によれば、外部端子の台座部に回転体でない形状で形成された凹部に蓋板の回り止め部が嵌合するので、外部端子の回り止めを確実に行うことができる。

請求項６の発明によれば、外部端子の台座部と蓋板の回り止め部とが、直接接触することなく、端子絶縁材を介して接触するので、これらの間の絶縁を行うことができる。端子絶縁材は、台座部と回り止め部とが係止する部分の形状に合わせて予め形成された合成樹脂成形品やセラミックス部品等であってもよいし、台座部と回り止め部とが係止する部分の形状に沿って変形するフレキシブルな合成樹脂シート等であってもよい。

請求項７の発明によれば、外部端子の台座部が蓋板の回り止め部に、直接接触することなく、この回り止め部の表面を覆う端子絶縁層を介して接触するので、これらの間の絶縁を行うことができる。端子絶縁層は、回り止め部の表面に塗布焼成等により形成された合成樹脂層やセラミックス層等であってもよいし、回り止め部の表面に熱融着等により接合された合成樹脂フィルム等の層であってもよい。

請求項８の発明によれば、蓋板の回り止め部が端子絶縁材の回り止めを行い、この端子絶縁材が外部端子の回り止めを行うので、外部端子は、端子絶縁材を介して蓋板の回り止め部により回り止めされることになる。

請求項９の発明によれば、ボルト部に代えてねじ穴が穿設された外部端子の場合にも同様の効果を得ることができる。

請求項１０の発明によれば、蓋板の上面に凹状の金型を配置する代わりに、外部端子の台座部を当接させて下方から凸状の金型でプレスすればよいので、蓋板のプレス加工の金型を一部省略できると共に、台座部の凹部に現物合わせによって凸部を嵌合させた回り止め部を形成することができるので、プレス加工の加工精度を必要以上に高めなくても、外部端子の回り止めを確実に行うことができるようになる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。なお、これらの図においても、図７〜図８に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、図７〜図８に示した従来例と同様に、大型の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、図１及び図２に示すように、電池容器１内に長円筒形の巻回型の発電要素２を収納し、電池容器１の上端開口部を蓋板３で塞いで密閉したものである。

発電要素２は、帯状の電極である正極と負極をセパレータを介し左右の異なる方向にずらして、左右方向の回転軸を中心に上下に長円となる長円筒形に巻回したものである。正極は、アルミニウム箔の表面に正極活物質を担持させたものであり、負極は、銅箔の表面に負極活物質を担持させたものであるが、それぞれ左右のずらす方向の端縁部を活物質の未塗工部とすることによりアルミニウム箔や銅箔が露出するようになっている。従って、発電要素２の左右の端部には、これら電極の金属箔２ａ、２ａが巻回された巻き束状のままはみ出している。

上記発電要素２の左右の端部にはみ出した金属箔２ａ、２ａには、それぞれ集電接続体５、５が接続されている。集電接続体５は、正極側ではアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、負極側では銅又は銅合金からなる上下に長い導電金属板であり、上部は水平に折り曲げられると共に貫通孔が形成されて接続部５ａとなり、この接続部５ａより下方の部分は前後に二股に分けられて下方に突出している。そして、この集電接続体５の下方の二股に分けられた部分が発電要素２の金属箔２ａと共に挟持板に挟まれて超音波溶接等により接続固定される。

電池容器１と蓋板３は、アルミニウム合金や鋼等からなり、電池容器１は左右方向に長い方形の金属容器であり、蓋板３は、左右に細長い方形の金属板である。そして、この蓋板３は、後に電池容器１の上端開口部に嵌め込まれてレーザ溶接等により内部を密閉することになる。

上記蓋板３には、左右の端部に端子引出貫通孔３ａ、３ａ（左側の端子引出貫通孔３ａは部品の陰になって見えない）が開口されると共に、これら端子引出貫通孔３ａ、３ａの左右の外側に回り止め部３ｂ、３ｂ（左側の回り止め部３ｂは部品の陰になって見えない）が形成されている。回り止め部３ｂは、蓋板３の金属板をプレス加工によって上方に四角形状に突出させた凸部である。

上記蓋板３の端子引出貫通孔３ａ、３ａには、外部絶縁封止材６、６と内部絶縁封止材７、７を介して補助端子８、８が取り付けられる。補助端子８は、正極側ではアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、負極側では銅又は銅合金からなる導電金属部品である。この補助端子８は、高さが低い八角柱状の台座部８ａの下面から第１かしめ筒８ｂが下方に突設されると共に、この台座部８ａの上面から第２かしめ筒８ｃが上方に突設されている。

外部絶縁封止材６と内部絶縁封止材７は、絶縁性と封止性を備えた合成樹脂からなる。外部絶縁封止材６は、補助端子８の台座部８ａよりは一回り大きい八角柱体からなり、上面にこの台座部８ａが嵌合する形状の補助端子凹部６ｂが設けられている。また、この外部絶縁封止材６には、補助端子凹部６ｂの底面に貫通孔が形成されると共に、この貫通孔の下面開口部はスリーブ状に下方に突出している（図２参照）。内部絶縁封止材７は、貫通孔が形成された板材である。

上記外部絶縁封止材６は、蓋板３の上面に配置され、スリーブ状に突出した部分が端子引出貫通孔３ａに嵌入される。また、内部絶縁封止材７は、蓋板３の下面に配置され、端子引出貫通孔３ａから下方に突出する外部絶縁封止材６のスリーブ状に突出した部分が貫通孔に嵌入される。そして、補助端子８は、台座部８ａを外部絶縁封止材６の補助端子凹部６ｂに嵌め込むと共に、第１かしめ筒８ｂをこの補助端子凹部６ｂの底面の貫通孔と蓋板３の端子引出貫通孔３ａと内部絶縁封止材７の貫通孔とを介して、集電接続体５の接続部５ａの貫通孔に通し、この接続部５ａの貫通孔から下方に突出する部分を下方からかしめることにより蓋板３に取り付けられる。従って、この補助端子８は、第１かしめ筒８ｂと集電接続体５の接続部５ａとのかしめによる接続部を介して発電要素２の金属箔２ａに接続されると共に、絶縁封止材６、７を介して蓋板３を挟持するので、この蓋板３に対して絶縁封止された状態で固着されることになる。

上記蓋板３の回り止め部３ｂの上には、端子絶縁材１０を介して外部端子４が配置される。外部端子４は、非水電解質二次電池を外部機器と接続するためのものであり、鉄やステンレス鋼、クロムモリブデン鋼等の鋼、その他の強度の高い導電金属材からなる。この外部端子４は、高さの低い四角柱ではあるが、蓋板３の回り止め部３ｂの凸部の形状よりは一回り大きい台座部４ａの上面からボルト部４ｂを上方に突設したものである。また、この台座部４ａの下面には上方に向けて、回り止め部３ｂの凸部と同様の形状で少し大きい回り止め凹部４ｄが設けられている。端子絶縁材１０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂の薄板を高さの低い四角形の帽子状に成形したものであり、上面の四角形の凸部は外部端子４の回り止め凹部４ｄに嵌合し、下面の四角形の凹部には蓋板３の回り止め部３ｂが嵌合するような大きさになっている。そして、外部端子４は、蓋板３の回り止め部３ｂに下面の凹部を嵌合させた端子絶縁材１０の上面の凸部に台座部４ａの回り止め凹部４ｄを被せるようにして、回り止め部３ｂの上に載置される。従って、外部端子４は、台座部４ａの回り止め凹部４ｄに端子絶縁材１０を介して回り止め部３ｂが嵌合し、この台座部４ａの下面は、端子絶縁材１０の帽子状の縁部の上に乗るので、蓋板３に対しては絶縁される。また、端子絶縁材１０に帽子状の縁部がなかったとしても、外部端子４の台座部４ａの回り止め凹部４ｄに端子絶縁材１０を介して回り止め部３ｂを嵌合させたときに、この台座部４ａの下面が蓋板３の上面よりも上方に浮いた状態となるようにしても、外部端子４を蓋板３に対して絶縁することができる。

上記補助端子８の第２かしめ筒８ｃと外部端子４のボルト部４ｂには、接続導体９が取り付けられる。接続導体９は、銅合金等の導電金属材からなるほぼ長方形状の板材であり、表面には防錆等の他、滑りを良くするためにニッケルメッキが施されている。この接続導体９は、一端部にかしめ孔９ａが形成されると共に、他端部に端子貫通孔９ｂが形成されている。そして、この接続導体９は、端子貫通孔９ｂに外部端子４のボルト部４ｂが下方から挿入されると共に、かしめ孔９ａに補助端子８の第２かしめ筒８ｃが下方から挿入されて上方からかしめられる。従って、接続導体９は、補助端子８には接続固定されるが、外部端子４はボルト部４ｂが端子貫通孔９ｂに嵌入しているだけとなる。なお、平板状の接続導体９を補助端子８にかしめによって確実に固定するためには、補助端子８の台座部８ａの上面と、蓋板３の回り止め部３ｂの上に端子絶縁材１０を介して載置した外部端子４の台座部４ａの上面は、面一か外部端子４の台座部４ａの上面の方が僅かに低いことが好ましい。もっとも、外部端子４が持ち上がり台座部４ａの上面が接続導体９の下面に当接した際に、回り止め凹部４ｄと端子絶縁材１０と回り止め部３ｂとの嵌合が外れるようでは、この回り止め部３ｂが外部端子４の回り止めを行うことができないので、台座部４ａの上面は低すぎてはいけない。

上記構成の非水電解質二次電池の外部端子４は、例えば図示しない外部機器のリード線の圧着端子をボルト部４ｂに嵌めてナットを螺着する。すると、外部端子４は、通常は僅かに持ち上がって、台座部４ａの上面を接続導体９の下面に押し付け、ナットとの間でリード線の圧着端子と共にこの接続導体９を挟持圧迫するので、これら圧着端子と外部端子４と接続導体９とが接続される。従って、リード線の圧着端子は、接続導体９と補助端子８と集電接続体５とを介して発電要素２の電極（金属箔２ａ）に接続され、これによって外部機器が非水電解質二次電池と接続される。

しかも、ナットをボルト部４ｂに締め付ける際に回転しようとする外部端子４は、回り止め凹部４ｄに端子絶縁材１０を介して嵌合した蓋板３の回り止め部３ｂによって確実に回り止めされる。なお、この際、回り止め部３ｂと端子絶縁材１０と回り止め凹部４ｄとの嵌合による多少の隙間によって外部端子４がある程度の角度だけ空転したとしても、接続や封止に支障が生じるおそれは全くない。

また、このときボルト部４ｂに加わった締め付けトルクは、外部端子４とは分離された補助端子８にトルクとして伝わることはないので、この補助端子８が空転して集電接続体５の接続部５ａとのかしめが緩み接続が損なわれたり、絶縁封止材６、７と蓋板３との間の封止が損なわれるようなおそれも生じない。なお、ナットによる締め付けトルクは、ボルト部４ｂの軸線を中心として接続導体９を回転させるような力も生じるが、このような力は補助端子８にとっては第２かしめ筒８ｃを前後方向に押す方向の力となるので、これによって接続や封止が損なわれる心配はない。特に、本実施形態では、接続導体９の表面に滑りを良くするためのニッケルメッキが施されているので、ナットによる締め付けが行われても、接続導体９を回転させるような力がほとんど生じない。

また、蓋板３の回り止め部３ｂを嵌合させた端子絶縁材１０は、ナットによる締め付けの際に、外部端子４の回り止めを行うので、大きな締め付けトルクを受けることになる。しかし、端子絶縁材１０は、蓋板３上で外部絶縁封止材６とは分離されているので、補助端子８の封止を行う外部絶縁封止材６に締め付けトルクが加わることはなく、このため外部絶縁封止材６による封止が損なわれるおそれも生じない。

また、ナットによる締め付けトルクは、鉄や鋼等の強度の高い導電金属材からなる外部端子４にのみ加わり、強度が弱いアルミニウム又はアルミニウム合金からなる正極側の補助端子８や強度が比較的弱い銅又は銅合金からなる負極側の補助端子８には加わらないので、ナットを強く締め付けたり、このようなナットの着脱を繰り返しても、ボルト部４ｂのねじ山が破損するようなおそれがなくなる。

さらに、蓋板３の回り止め部３ｂは、蓋板３の金属板をプレス加工によって凸状に突出させたものなので、この蓋板３を製造する際のプレス加工時に端子引出貫通孔３ａ等と共に容易に一体的に形成することができ、本実施形態の場合には、図１に示す蓋板３の左右の中央部の安全弁３ｄのための開口部の形成なども同時に一体成形が可能となる。しかも、図７や図８に示した従来例の場合には、外部絶縁封止材６を回り止めするために蓋板３の縁にちょうど嵌まり込むような形状にしなければならないので、電池サイズが異なり蓋板３の大きさも相違する電池ごとに形状の異なる外部絶縁封止材６を用意する必要があったが、本実施形態の場合には、回り止め部３ｂの形状や大きさが共通であれば、蓋板３の大きさが相違する電池であっても、同じ外部端子４と端子絶縁材１０と接続導体９と補助端子８と外部絶縁封止材６とを共用することができ、端子構造を共通化させることができる。

なお、上記実施形態では、蓋板３の金属板をプレス加工によって上方に突出させて凸部とすることにより回り止め部３ｂを形成する場合を示したが、底面に凹部が形成された外部端子４の台座部４ａを蓋板３上に当接させた状態で、この蓋板３の下方から凸状の金型でプレスすることにより、蓋板３の金属板を台座部４ａの凹部に嵌合する形状に上方に突出させて凸部とすることにより回り止め部３ｂを形成することもできる。蓋板３の金属板を単にプレス加工する場合には、蓋板の上面に凹状の金型を配置しておき、下方から凸状の金型でプレスすることになるが、台座部４ａの凹部を用いれば、この凹状の金型を用いる必要がなくなるので、金型作製の費用と手間を軽減できる。しかも、台座部４ａの凹部に現物合わせによって凸部を成形するので、回り止め部３ｂが台座部４ａの凹部にぴったりと嵌合することになり、プレス加工の加工精度を必要以上に高めなくても、外部端子４の回り止めを確実に行うことができるようになる。さらに、このような回り止め部３ｂの形成方法は、台座部４ａと回り止め部３ｂとの間に端子絶縁材１０や端子絶縁層を介在させた場合にも実施することができる。

また、上記実施形態では、蓋板３の金属板を四角形状に突出させた回り止め部３ｂを端子絶縁材１０を介して台座部４ａの回り止め凹部４ｄに嵌合させることにより外部端子４の回り止めを行う場合を示したが、この蓋板３の金属板の上面を部分的に凸状若しくは凹状、又は、凸状と凹状を組み合わせた凹凸状とした回り止め部３ｂに端子絶縁材１０を介して台座部４ａが係止することによりボルト部４ｂの軸線を中心とした外部端子４の回転を制限することができるものであれば、これら台座部４ａと回り止め部３ｂの形状は任意である。そして、端子絶縁材１０も、これら台座部４ａと回り止め部３ｂが係止する部分に合わせた形状にすればよい。

例えば、図３には、外部端子４の台座部４ａを四角柱状とし、回り止め部３ｂをこの台座部４ａの周囲を囲む額縁状の凸部とした場合を示す。この場合も、台座部４ａが額縁状の回り止め部３ｂで囲まれた回り止め凹部３ｃに端子絶縁材１０を介して嵌まり込むことにより、外部端子４の回り止めを行うことができる。図１や図３に示すように回り止め部３ｂと台座部４ａが柱体を凹部に嵌合させて回り止めを行う場合には、この柱体や凹部の横断面形状がボルト部４ｂの軸線を中心とした回転体ではない形状であれば、どのような形状であってもよく、四角柱状以外の任意の多角柱状を用いてもよい。

また、例えば図４には、外部端子４の台座部４ａを四角柱状とし、蓋板３の金属板を上方に突出させた４本の小円筒状の凸部を回り止め部３ｂとした場合を示す。この場合の回り止め部３ｂの４本の凸部は、図３に示した額縁状の回り止め部３ｂにおける四隅付近の位置に形成されることになる。この場合も、回り止め部３ｂにおける前後に２本ずつ並んだ凸部の左右の間に台座部４ａが端子絶縁材１０を介して嵌まり込んで回転が制限されるので、外部端子４の回り止めを行うことができる。さらに、例えば図５には、台座部４ａの下面に畝状の凹凸を形成すると共に、蓋板３の金属板を畝状に突出させた複数本の凸部を回り止め部３ｂとした場合を示す。この場合も、台座部４ａの畝状の凹凸と回り止め部３ｂの畝状の凸部が波板状の端子絶縁材１０を介して互いに噛み合って外部端子４の回り止めを行うことができる。

また、上記図３では、回り止め部３ｂを額縁状の凸部とし、この回り止め部３ｂで囲まれた内側に回り止め凹部３ｃを形成する場合を示したが、蓋板３の金属板の上面を凹状に窪ませた回り止め部３ｂを形成することもできる。この場合の外部端子４の台座部４ａや端子絶縁材１０は、図３に示したものと同様の形状でもよいし、回り止め部３ｂの凹部の形状に応じて適宜変更することもできる。さらに、上記図５では、蓋板３の金属板を畝状に突出させた回り止め部３ｂを示したが、例えばこの金属板に波板状の凹凸を形成して回り止め部３ｂとすることもできる。そして、この場合も、外部端子４の台座部４ａや端子絶縁材１０は、図５に示したものと同様の形状でもよいし、回り止め部３ｂの凹凸の形状に応じて適宜変更することもできる。

また、上記実施形態では、合成樹脂の薄板を台座部４ａと回り止め部３ｂが係止する部分に合わせた形状に成形した端子絶縁材１０を用いる場合を示したが、この端子絶縁材１０は、合成樹脂を射出成形によって所定形状に成形したものであってもよく、合成樹脂に代えて絶縁性を有しある程度以上の強度を有するものであれば、例えばセラミックス等の任意の材料を用いることができる。さらに、この端子絶縁材１０は、台座部４ａと回り止め部３ｂが係止する部分の形状に沿って変形するフレキシブルな合成樹脂シート等からなるものであってもよい。

さらに、上記端子絶縁材１０は、外部端子４の台座部４ａを係止すると共に、蓋板３の回り止め部３ｂに係止されるようになっていてもよい。即ち、例えば端子絶縁材１０が、合成樹脂製のブロックからなり、上面に台座部４ａを係止する凸部や凹部等を備えると共に、下面に回り止め部３ｂに係止されるような凸部や凹部等を備えたものとすることもできる。ただし、例えば端子絶縁材１０の上面と下面に同様の形状の凸部と凹部が形成されている場合には、上記端子絶縁材１０との相違が不明瞭となることがある。

さらに、上記のような端子絶縁材１０に代えて、蓋板３の上面における少なくとも回り止め部３ｂの表面を覆う端子絶縁層を用いることもできる。このような端子絶縁層としては、例えば回り止め部３ｂの表面に射出成形された合成樹脂層、又は、塗布焼成や堆積等により形成された合成樹脂層やセラミックス層等を用いることもでき、回り止め部３ｂの表面に熱融着や接着等により接合された合成樹脂フィルム等の層であってもよい。

また、上記では、外部端子４を蓋板３と絶縁するために端子絶縁材１０や端子絶縁層を用いる場合を示したが、例えば外部端子４が蓋板３と導通してもよいというように、外部端子４の絶縁を考慮しなくてもよい事情があるときには、これらの端子絶縁材１０や端子絶縁層を用いることなく、外部端子４の台座部４ａが直接蓋板３の回り止め部３ｂに係止されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、集電接続体５と補助端子８が正極側ではアルミニウム又はアルミニウム合金からなり負極側では銅又は銅合金からなる場合を示したが、電池の種類に応じた導電金属材料であれば、これらの材料は任意である。さらに、上記実施形態では、外部端子４と接続導体９の材料についても例示したが、強度や導電性等の特性が適合する導電金属材料であれば、これらの材料も任意である。

また、上記実施形態では、外部端子４の台座部４ａの上面からボルト部４ｂが突設される場合を示したが、このボルト部４ｂの代わりに、円筒形や多角形の筒状等の適宜形状の突出部が突設され、この突出部の上端面にねじ穴が穿設されているような場合であっても、同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、補助端子８の第２かしめ筒８ｃを接続導体９のかしめ孔９ａに通してかしめることにより接続固定する場合を示したが、補助端子８と接続導体９の接続固定手段は任意であり、例えば補助端子８の台座部８ａの上面に接続導体９の一端部を溶接等により固着して接続固定することもできる。

また、接続導体９の他端部に形成されるのは、下方から外部端子４のボルト部を貫通させて接続するようにした端子貫通孔９ｂに限らず、このボルト部４ｂが接続されるようになった端子接続部であればどのようなものでもよく、例えば切欠き溝のようなものであってもよい。さらに、この接続導体９は、他端部に端子接続部が形成されていれば、必ずしも板状である必要はない。さらに、接続導体９が補助端子８に接続固定されるのは一端部に限らず、接続導体９の一部であればどの部位でもよく、端子接続部も、この補助端子８に接続固定される部位以外の他の部位であればどこに形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、接続導体９を用いる場合を示したが、この接続導体９に代えて、補助端子８の上部から引き出され、この引き出された部分に端子接続部が形成された接続導体部を用いるようにしてもよい。この場合、接続導体部は、補助端子８と一体のものであるため、接続導体９が不要となり部品点数を削減できると共に、この接続導体９とのかしめ作業が不要となるので、組み立て作業工数も削減できる。

また、上記実施形態では、補助端子８と発電要素２の電極との間の接続を集電接続体５を介して行う場合を示したが、この補助端子８と電極との間の接続構造は任意であり、上記実施形態とは異なる集電接続体を用いてもよいし、他の手段によって接続を行うようにしてもよい。さらに、発電要素２も、長円筒形の巻回型のものには限定されず、他の形状のものでもよく、積層型のものであってもよい。

また、上記実施形態では、補助端子８の台座部８ａや外部絶縁封止材６が八角柱状である場合を示したが、これら台座部８ａや外部絶縁封止材６の形状は任意であり、外部絶縁封止材６にも、必ずしも補助端子凹部６ｂを設ける必要はない。さらに、上記実施形態では、補助端子８が台座部８ａの下面から第１かしめ筒８ｂを突設したものである場合を示したが、上部が蓋板３上に配置され、下部が端子引出貫通孔３ａを通して電池容器１内部に嵌入していれば、必ずしも台座部８ａや第１かしめ筒８ｂを有する必要はなく、特に第１かしめ筒８ｂは、上記補助端子８と電極との間の接続構造に応じて任意の構成のものに変更することができる。

また、上記実施形態では、封止材として外部絶縁封止材６と内部絶縁封止材７を用いる場合を示したが、補助端子８と蓋板３との間の封止するものであれば任意の封止材を用いることができる。例えば、補助端子８には締め付けトルクが加わらないので、ハーメチックシールによって蓋板３に封止固着してもよいし、シート状や接着剤状の封止材を用いることもできる。

また、上記実施形態では、外部端子４と補助端子８とを別部品とする場合を示したが、図６に示すように、外部端子４が補助端子８も兼用することにより、この補助端子８や接続導体９を用いないようにすることもできる。即ち、図６に示す非水電解質二次電池は、外部端子４のかしめ筒４ｃが、補助端子８の第１かしめ筒８ｂの代わりに電池容器１内に嵌入して集電接続体５の接続部５ａにかしめられるようになっている。そして、蓋板３では、上方に四角形状に突出させた凸部からなる回り止め部３ｂのこの凸部の中央部に端子引出貫通孔３ａを開口している。さらに、外部絶縁封止材６は、端子絶縁材１０を兼用するために、上面には外部端子４の回り止め凹部４ｄに嵌合する四角形の凸部を有し、下面には蓋板３の回り止め部３ｂに嵌合する四角形の凹部を有する係止部６ｃが設けられると共に、この係止部６ｃの中央部に外部絶縁封止材６の本来の貫通孔が形成されている。

上記図６に示した非水電解質二次電池の場合も、ナットをボルト部４ｂに締め付ける際に回転しようとする外部端子４は、回り止め凹部４ｄに外部絶縁封止材６を介して嵌合した蓋板３の回り止め部３ｂによって確実に回り止めされる。しかも、蓋板の回り止め部は、蓋板のプレス加工時に端子引出貫通孔３ａや安全弁３ｄと共に容易に一体的に形成することができ、サイズの異なる電池の端子構造も共通化させることができる。そして、この場合も、回り止め部３ｂと外部絶縁封止材６と外部端子４の形状は上記と同様に任意であり、他の構成も上記と同様に適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、電池容器１や蓋板３がアルミニウム合金や鋼等からなる場合を示したが、これら電池容器１や蓋板３の材質は任意であり、金属以外のものを用いてもよく、例えば絶縁性の材質を用いることもできる。さらに、これら電池容器１と蓋板３の形状や構造も、上記実施形態に限定されず任意である。

また、上記実施形態では、大型の非水電解質二次電池について説明したが、電池の種類や大きさ（容量）も任意である。

本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の外部端子の取り付け構造を示す部分拡大縦断面正面図である。 本発明の他の実施形態を示すものであって、回り止め部を額縁状とした場合の一部省略分解斜視図である。 本発明の他の実施形態を示すものであって、回り止め部を４本の小円筒状とした場合の一部省略分解斜視図である。 本発明の他の実施形態を示すものであって、外部端子の台座部と回り止め部を畝状にした場合の一部省略分解斜視図である。 本発明の他の実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す分解斜視図である。 従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す分解斜視図である。 他の従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 電池容器
２ 発電要素
２ａ 金属箔
３ 蓋板
３ａ 端子引出貫通孔
３ｂ 回り止め部
３ｃ 回り止め凹部
４ 外部端子
４ａ 台座部
４ｂ ボルト部
４ｃ かしめ筒
４ｄ 回り止め凹部
５ 集電接続体
５ａ 接続部
６ 外部絶縁封止材
６ａ 外部端子凹部
６ｂ 補助端子凹部
７ 内部絶縁封止材
８ 補助端子
８ａ 台座部
８ｂ 第１かしめ筒
８ｃ 第２かしめ筒
９ 接続導体
９ａ かしめ孔
９ｂ 端子貫通孔
１０ 端子絶縁材

Claims (10)

1. 発電要素を電池容器に収納した電池において、
   電池容器の上端開口部を塞ぎ、上面が部分的に凸状及び／又は凹状となった回り止め部が形成された蓋板と、
   台座部とこの台座部の上方に突出するボルト部とを備え、台座部が蓋板の回り止め部に係止されて蓋板上に配置された外部端子と
   を備えたことを特徴とする電池。
2. 発電要素を電池容器に収納した電池において、
   電池容器の上端開口部を塞ぎ、上下に貫通する端子引出貫通孔が穿設されると共に、上面が部分的に凸状及び／又は凹状となった回り止め部が形成された蓋板と、
   蓋板の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電極に接続されると共に、この蓋板に封止材を介して封止固着された補助端子と、
   補助端子の上部に一部が接続固定されると共に、他の部位に端子接続部が形成された接続導体と、
   台座部とこの台座部の上方に突出するボルト部とを備え、接続導体の端子接続部にこのボルト部を接続させると共に、台座部が蓋板の回り止め部に係止された外部端子と
   を備えたことを特徴とする電池。
3. 請求項２に記載の電池において、接続導体に代えて、補助端子に、この補助端子の上部から引き出され、この引き出された部分に端子接続部が形成された接続導体部が設けられたことを特徴とする電池。
4. 前記電池が非水電解質二次電池であり、正極端子側の前記補助端子がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、負極端子側の前記補助端子が銅又は銅合金からなり、外部端子が鉄又は鋼からなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電池。
5. 前記外部端子の台座部が、底面に上方に向けて、ボルト部の軸線に対して回転体でない形状の凹部が形成されたものであり、
   前記蓋板の回り止め部が、この蓋板の板材をプレス加工によって台座部の凹部に嵌合する形状に上方に突出させた凸部であり、この凸部を台座部の凹部に嵌合させて係止することによりボルト部の軸線を中心とした外部端子の回転を制限するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電池。
6. 前記外部端子の台座部が端子絶縁材を介して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この外部端子の回転を制限するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電池。
7. 請求項６に記載の電池において、端子絶縁材に代えて、蓋板の上面における少なくとも回り止め部の表面を覆うように形成又は接合された端子絶縁層を用いたものであることを特徴とする電池。
8. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電池において、外部端子の台座部が、蓋板の回り止め部に係止されるものに代えて、端子絶縁材に係止されることによりボルト部の軸線を中心としたこの端子絶縁材に対する外部端子の回転を制限するものを用い、
   端子絶縁材が、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この蓋板に対する回転が制限されるものであることを特徴とする電池。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電池において、外部端子が、ボルト部に代えて、台座部から上方に突出し、この突出上端面に下方を向くねじ穴が穿設された突出部を有することを特徴とする電池。
10. 請求項５に記載の電池における蓋板の回り止め部が、蓋板上に外部端子の台座部を当接させた状態で、この蓋板の下方から凸状の金型でプレスすることにより、台座部の凹部に嵌合する形状に上方に突出させた凸部として形成されることを特徴とする電池の製造方法。

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