JP2010277797A - 電池、車両及び電池使用機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リチウム二次電池100は、外部配置端子部材133の固定部133eの固定孔133ehが、電池外部に向かって拡大する外側端部133eh2を含む形態とされ、固定部133eに要素接続部材131の加締部131gが溶接されている。その溶接部132は、加締部131gのうち外側端部133eh2よりも径方向外側に位置する加締外周部131gd、及び、固定部133eのうち外側端部133eh2よりも径方向外側に位置する固定部外周部133edにのみ形成されている。
【選択図】 図4
Description
このうち電池ケース910は、発電要素を収容する箱状のケース本体部材(図示外)と、このケース本体部材の開口を閉塞するケース蓋部材913とから構成されている。ケース蓋部材913には、端子挿通孔913hが形成され、電極端子部材930が挿通されている。
このうち要素接続部材931は、要素接続本体部931eと挿通部931fと加締部931gとからなる。要素接続本体部931eは、電池ケース910の内部に位置し、発電要素に接続している。また、挿通部931fは、この要素接続本体部931eの上端(図13及び図14中、上方の端部)に連なり、ケース蓋部材913の端子挿通孔913h及び後述する外部接続端子材933の固定部933eの固定孔933ehに挿通されている。また、加締部931gは、挿通部931fの上端に連なり、電池外部に露出し、加締められ拡径されて傘状をなし、外部接続端子933の固定部933eに上側から当接している。
しかも、本発明では、加締部と固定部との溶接が、加締部のうち、固定孔の外側端部よりも径方向外側に位置する加締外周部、及び、固定部のうち、固定孔の前記外側端部よりも径方向外側に位置する固定部外周部においてのみ、行われている。加締部を変形させて固定部に加締め固定する際、加締部は固定孔の外側端部に隙間なく密着する。一方、通常、加締部の加締外周部を固定部の固定部外周部に押し付けるように変形してもスプリングバックが生じるので、これらの間には僅かに隙間が生じる。このため、加締部と固定部との溶接を加締外周部及び固定部外周部で行えば、溶接の際に生じるガスが上記隙間を通じて径方向外側に移動し外部に放出されやすいので、溶接時にブローホールが発生し溶接不良が生じるのを効果的に抑制できる。従って、加締部と固定部との溶接を確実に行うことができるので、両者の接続信頼性を特に向上させることができる。
「電池ケース」としては、角型の電池ケースや円筒型の電池ケースが挙げられる。
「固定孔」の形態としては、例えば、外側端部を含む孔全体が電池外部に向かって拡大するテーパ形状をなすものでもよいし、外側端部のみが電池外部に向かって拡大するテーパ形状をなすものでもよい。
これに対し本発明の電池では、加締外周部の径方向寸法を0.5mm以上としているので、加締部の加締外周部と固定部の固定部外周部との溶接可能な面積を十分に確保できる。このため、加締部を固定部に溶接する際に、加締部のうちの加締外周部と固定部のうちの固定部外周部とを確実に溶接できる。従って、要素接続部材の加締部と外部配置端子部材の固定部との接続信頼性を更に向上させることができる。なお、加締外周部の径方向寸法を1.0mm以上とすると更に好適である。
なお、「車両」としては、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータなどが挙げられる。
なお、「電池搭載機器」としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態1のリチウム二次電池(電池)100の縦断面図を示す。また、図2〜図5に、このリチウム二次電池100を構成する正極電極端子部材130及び負極電極端子部材140等の詳細を示す。なお、図1〜図5における上方をリチウム二次電池100の上側、下方をリチウム二次電池100の下側として説明する。
ケース本体部材111は、ケース蓋部材113に対向する矩形板状のケース底壁部111bと、ケース蓋部材113とケース底壁部111bとの間を結ぶ矩形板状の4つのケース側壁部111c,111c,…とからなる。
また、ケース蓋部材113の長手方向中央よりも負極電極端子部材140側の所定位置には、電解液を電池ケース110内に注入する為の注液口部113mが設けられている。
この電極体120は、絶縁フィルムを上側のみが開口した箱状に折り曲げて、所定部位を溶着して形成した絶縁フィルム包囲体125に、自身の上側を除いて全体的に包囲されている。
正極電極端子部材130は、電池ケース110の内部において電極体120の正極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。また、負極電極端子部材140は、電池ケース110の内部において電極体120の負極シートと電気的かつ機械的に接続する一方、電池ケース110(ケース蓋部材113)に形成された端子挿通孔113hを通じて、電池ケース110の外部(ケース蓋部材113上)に延出している。
要素接続本体部131eは、金属板材を屈曲加工した所定形状を有し、電池ケース110の内部に位置し、電極体120に溶接されている。これにより、要素接続部材131と電極体120とが電気的かつ機械的に接続されている。
挿通部131fは、円柱状をなし、自身の下端で要素接続本体部131eの上端131esに連なると共に、自身の上端で加締部131gに連なっている。この挿通部131fは、ケース蓋部材113の端子挿通孔113h及び後述する外部配置端子部材133の固定部133eの固定孔133ehに挿通されている。
このうち固定部133eは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く固定部表面133eaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く固定部裏面113ebとを有する板状をなす。この固定部133eは、ケース蓋部材113に沿ってかつこれに平行に延び、後述する外部絶縁部材150を介してケース蓋部材113に固定されている。具体的には、この固定部133eは、外部絶縁部材150の固定部用凹部150fm内に配置されている。また、固定部表面133eaは、外部絶縁部材150に覆われることなく、電池外部に露出している。
このうち雄ネジ部135eは、ケース蓋部材113に直交する方向(上下方向)に延びる形態に外部接続部113gのネジ挿通孔133ghに挿通されており、上記のように外周に雄ネジが形成されている。なお、図1及び図2においては、雄ネジの記載を省略してある。
介在部170eは、シールゴム160の径方向外側に配置されると共に、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間に配置されている。これにより、ケース蓋部材113と要素接続部材131の要素接続本体部131eとの間を絶縁できると共に、シールゴム160の厚みを所定の厚みに規制できる。
側壁部170fは、この介在部170eの径方向外側に位置し、この介在部170eからケース蓋部材113側とは逆側(下側)に延びている。
電極体120と要素接続部材131,131をそれぞれ用意する。そして、電極体120の軸方向の両端に、正極用の要素接続部材131と負極用の要素接続部材131を溶接する。その後、各要素接続部材131,131の挿通部131f,131fにそれぞれシールゴム160,160を配置する。また、各シールゴム160,160の径方向外側にそれぞれ内部絶縁部材170,170を配置する。更に、各内部絶縁部材170,170の上に、ケース蓋部材113を配置し、ケース蓋部材113の端子挿通孔113h,113hに、各要素接続部材131,131の挿通部131f,131fを挿入する。
次いで、第2の実施の形態について説明する。本実施形態2のリチウム二次電池200は、外部配置端子部材233の固定部233eの固定孔233ehの形態が、上記実施形態1の外部配置端子部材133の固定部133eの固定孔133ehの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1と同様であるので、上記実施形態1と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図6〜図8に、本実施形態2に係る外部配置端子部材233を示す。
一方、固定部233eは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く固定部表面233eaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く固定部裏面213ebとを有する板状をなす。この固定部233eには、自身を貫通する固定孔233ehが形成され、上記実施形態1と同様に、要素接続部材131の挿通部131fが挿通されている。
このうち外側端部233eh2は、自身の周方向に交互に配置された2つの第1外側端部233eh21,233eh21と2つの第2外側端部233eh22,233eh22を有する。第1外側端部233eh1と固定孔233ehの中心軸AXとのなす角(傾斜角)θ11は、第2外側端部233eh2と固定孔233ehの中心軸AXとのなす角(傾斜角)θ12よりも大きくされている。具体的には、第1外側端部233eh21の傾斜角はθ11=45度とされ、第2外側端部233eh22の傾斜角はθ12=30度とされている。
しかも、加締部131gと固定部233eとは、加締部131gのうちの加締外周部131gd、及び、固定部233eのうちの固定部外周部233edにおいてのみ、互いに溶接されている(図5参照)。このため、加締部131gと固定部233eとの溶接を加締外周部131gd及び固定部外周部233edの部分で行う際に、溶接の際に生じるガスが両者の隙間を通じて径方向外側に移動し外部に放出されやすいので、溶接時にブローホールが発生し溶接不良が生じるのを抑制できる。従って、加締部131gと固定部233eとの溶接を確実に行うことができるので、両者の接続信頼性を特に向上させることができる。
次いで、第3の実施の形態について説明する。本実施形態3のリチウム二次電池300は、外部配置端子部材333の外部接続部333gの形態が、上記実施形態1,2の外部配置端子部材133,233の外部接続部133gの形態と異なる。それ以外は、基本的に上記実施形態1等と同様であるので、上記実施形態1等と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。図9及び図10に、本実施形態3に係る外部配置端子部材333を示す。
一方、外部接続部333gは、ケース蓋部材113側とは逆側(上側)を向く接続部表面333gaと、ケース蓋部材113側(下側)を向く接続部裏面333gbとを有する板状をなす。この外部接続部333gは、中間部133fに連なり、ケース蓋部材113に沿って延び、自身を貫通するネジ挿通孔333ghが形成されている。
次いで、第4の実施の形態について説明する。本実施形態4に係る車両700は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を複数搭載したものである。具体的には、図11に示すように、この車両700は、エンジン740、フロントモータ720及びリアモータ730を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両700は、車体790、エンジン740、これに取り付けられたフロントモータ720、リアモータ730、ケーブル750、インバータ760を備える。更に、この車両700は、複数のリチウム二次電池100を自身の内部に有する組電池710を備え、この組電池710による電気エネルギーを、フロントモータ720及びリアモータ730の駆動に利用している。
次いで、第5の実施の形態について説明する。本実施形態5のハンマードリル800は、上記実施形態1のリチウム二次電池(電池)100を含むバッテリパック810を搭載した電池使用機器である。図12に示すように、このハンマードリル800は、本体820の底部821に、バッテリパック810が収容されており、このバッテリパック810を、ドリルを駆動するためのエネルギー源として利用している。
例えば、上記実施形態1〜5では、電池として、リチウム二次電池100,200,300を例示したが、例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の種類の二次電池などにも、本発明を適用できる。
また、上記実施形態1〜5では、捲回型の発電要素(電極体120)を有する電池100,200,300を例示したが、積層型の発電要素を有する電池などにも、本発明を適用できる。
110 電池ケース
111 ケース本体部材
111h 開口
113 ケース蓋部材
113h 端子挿通孔
120 電極体(発電要素)
130 正極電極端子部材(電極端子部材)
131 要素接続部材
131e 要素接続本体部
131f 挿通部
131g 加締部
131gc 加締中央部
131gd 加締外周部
132,232 溶接部
133,233,333 外部配置端子部材
133e,233e 固定部
133ed,233ed 固定部外周部
133eh,233eh 固定孔
133eh1,233eh1 円孔部
133eh2,233eh2 外側端部
233eh21 第1外側端部
233eh22 第2外側端部
133f 中間部
133g,333g 外部接続部
133gh,333gh ネジ挿通孔
135 締結部材
135e 雄ネジ部
135f 基部
140 負極電極端子部材(電極端子部材)
150 外部絶縁部材
160 シールゴム
170 内部絶縁部材
700 車両
710 組電池(電池)
800 ハンマードリル(電池搭載機器)
810 バッテリパック(電池)
AX 中心軸
θ1,θ11,θ12 傾斜角
Claims (7)
- 発電要素と、
開口をなし、前記発電要素を収容するケース本体部材、及び、このケース本体部材の前記開口を閉塞するケース蓋部材を有する電池ケースと、
前記電池ケースの内部で前記発電要素に接続すると共に、前記ケース蓋部材に形成された端子挿通孔を通じて前記ケース蓋部材上に延出する電極端子部材と、を備える
電池であって、
前記電極端子部材は、
前記電池ケースの内部で前記発電要素に接続すると共に、前記ケース蓋部材の前記端子挿通孔に挿通された要素接続部材と、
前記要素接続部材に接続し、前記電池ケースの外部のうち前記ケース蓋部材上に位置する外部配置端子部材と、を有し、
前記要素接続部材は、
前記電池ケースの内部に位置し、前記発電要素に接続する要素接続本体部と、
この要素接続本体部に連なり、前記ケース蓋部材の前記端子挿通孔に挿通された挿通部と、
この挿通部に連なり、電池外部に露出し、加締められ拡径されて傘状をなし、前記外部配置端子部材に係合する加締部と、を含み、
前記外部配置端子部材は、
前記ケース蓋部材に沿って延び、前記ケース蓋部材に固定された固定部であって、自身を貫通する固定孔に前記要素接続部材の前記挿通部が挿通されると共に、前記要素接続部材の前記加締部が係合する固定部を含み、
前記固定部の前記固定孔は、
少なくとも自身の外側端部が電池外部に向かって拡大するテーパ形状をなし、
前記加締部と前記固定部とは、
前記加締部のうち、前記固定孔の前記外側端部よりも径方向外側に位置する加締外周部、及び、前記固定部のうち、前記固定孔の前記外側端部よりも径方向外側に位置する固定部外周部においてのみ、互いに溶接されてなる
電池。 - 請求項1に記載の電池であって、
前記固定孔の前記外側端部は、
この固定孔の中心軸とのなす角が20度〜45度とされてなる
電池。 - 請求項1または請求項2に記載の電池であって、
前記加締部の前記加締外周部は、
前記径方向の寸法が0.5mm以上とされてなる
電池。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電池であって、
前記固定孔の前記外側端部は、
自身の周方向に配置された第1外側端部及び第2外側端部であって、前記第1外側端部と前記固定孔の中心軸とのなす角が、前記第2外側端部と前記固定孔の中心軸とのなす角よりも大きくされた第1外側端部及び第2外側端部を有する
電池。 - 請求項4に記載の電池であって、
前記加締部と前記固定部とは、
前記固定孔の前記第2外側端部の径方向外側においてのみ、互いに溶接されてなる
電池。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の前記電池を搭載し、この電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両。
- 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の前記電池を搭載し、この電池をエネルギー源の少なくとも1つとして使用する電池使用機器。
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