JP2012033395A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非水電解液二次電池に係り、特に、複数の単位電池を集積して電池モジュールを構成し得る非水電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a plurality of unit batteries can be integrated to constitute a battery module.
この種の非水電解液二次電池は、自動車、バイク、鉄道、建設機械、自転車、電動福祉機器などの移動体に電源として搭載される二次電池や、無停電電源や風力発電、太陽光発電、分散型電力貯蔵システムなどに設置される据え置き型電池のように、高信頼性が求められる電池に適用されている。 This type of non-aqueous electrolyte secondary battery is a secondary battery that is mounted as a power source on mobile bodies such as automobiles, motorcycles, railways, construction machinery, bicycles, and electric welfare equipment, uninterruptible power supplies, wind power generation, solar power It is applied to batteries that require high reliability, such as stationary batteries installed in power generation, distributed power storage systems, and the like.
特許文献1記載の二次電池は、文献1の図3を参照すると以下のような構成を備えている。二次電池相互の接続、および二次電池からの電力出力のために鉛電池用端子1が設けられ、鉛電池用端子1の端子部材2には螺子が形成されている。鉛電池用端子1にナットを螺合する際に鉛電池用端子1が供回りすることを防止するため、特許文献1の二次電池には供回り防止機構が設けられている。すなわち、端子部材2に鉛ブッシュ4が嵌入され、鉛ブッシュ4の嵌合部41が樹脂カバー6に嵌合されている。特許文献1の段落0029を参照すると、嵌合部41の下方の突起を樹脂カバー6に係合させることにより、端子部材2に締付トルクを加えても突起の食い込みにより、鉛電池用端子1の全体が回ってしまうのを防止することができる構成としている。
The secondary battery described in
しかし、特許文献1の二次電池では、端子部材2の供回り防止機構となる嵌合部41と、嵌合部41が装着される極柱5との位置精度などが不充分のとき、鉛電池用端子1の供回り防止効果が得られないおそれがある。
However, in the secondary battery of
請求項1の発明による非水電解液二次電池は、開口部を有する容器と、前記開口部を封止するとともに、外部電極が設けられた蓋と、前記容器内に収容され、前記外部電極を介して外部負荷との間で電力を充放電する発電体と、前記発電体と前記外部電極との間を電気的に接続する内部接続部材および外部接続部材と、前記外部接続部材と前記蓋との間で挟持され、前記外部電極の先端が前記外部接続部材を貫通するように前記外部電極の基部を保持する電極保持部材と、前記外部電極と所定距離離れた位置で前記蓋の内部から外部に貫通し、さらに前記電極保持部材および外部接続部材も貫通して前記蓋に固着され、前記容器内の一端が前記内部接続部材と電気的に接続され、前記容器外の他端が前記外部接続部材により前記外部電極に電気的に接続された貫通電極と、前記貫通電極を中心として前記電極保持部材に作用する回転モーメントを阻止する供回り防止機構とを備え、前記供回り防止機構は、前記蓋および前記電極保持部材のいずれか一方に突設された突起と、前記蓋および前記電極保持部材のいずれか他方に設けられ、前記突起が前記回転モーメントと直交する方向には遊びを持って係合する凹部を有することを特徴とする。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the invention of
本発明によれば、突起の位置と、突起を係合して供回りを阻止する凹部の位置とを高い位置精度で設けることなく、外部電極に作用する回転モーメントによる電極保持部材の供回りを確実に防止することができる。 According to the present invention, the electrode holding member can be rotated by the rotational moment acting on the external electrode without providing the position of the protrusion and the position of the concave portion that engages the protrusion and prevents the rotation with high positional accuracy. It can be surely prevented.
本発明を角形の非水電解液二次電池に適用した実施形態を図面を参照して説明する。 An embodiment in which the present invention is applied to a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
−電池モジュール−
図1に示すように、例えば12個の非水電解液二次電池20がモジュールケース22内に収納され、直列に接続されて電池モジュール100を構成するように使用される。12個の電池はモジュールケース22に保護されており、振動や衝撃などの外力に耐える構成となっている。
[First Embodiment]
-Battery module-
As shown in FIG. 1, for example, twelve non-aqueous electrolyte
モジュールケース22内において、隣接する非水電解液二次電池20の正極外部電極ボルト12Pと負極外部電極ボルト12Nとが相互に隣り合うように、非水電解液二次電池20の向きが交互に反転して配列されている。そして、隣接する非水電解液二次電池20の反対極性の外部電極ボルト12P、12N間にバスバー19が架け渡され、隣接する非水電解液二次電池20が相互に電気的に接続される。バスバー19はナット12Tで外部電極ボルト12に螺着されて固定されている。このようにして、電池モジュール100が構成される。
In the
図1において、符号21は、非水電解液二次電池20に設けられる圧力解放弁(図示省略)から排出されるガスを貯留するダクトを示す。万一の熱暴走や電池内部の圧力上昇により圧力解放弁が開裂した場合は、ダクト21内にガスが充満する。
In FIG. 1, the code |
−非水電解液二次電池−
図2に示すように、非水電解液二次電池20は、細長い長方形の開口部を有する扁平直方体状の金属製の角形容器5と、角形容器5内に挿入された発電体15とを有する。角形容器5の開口部には金属製の蓋4がレーザビーム溶接によって固着され、角形容器5が封止されている。蓋4を角形容器5に溶接した後には、圧力解放弁取り付け穴3から角形容器5内に電解液が注入され、その後、圧力解放弁取り付け穴3に圧力解放弁が取り付けられる。
-Non-aqueous electrolyte secondary battery-
As shown in FIG. 2, the non-aqueous electrolyte
蓋4は、開口部に対応した帯状の長方形である。蓋4には、角形容器5の内部方向に延びる内部電極14が固着され、内部電極14には、押さえ板17を介して発電体15が溶接されている。溶接は超音波溶接あるいはレーザビーム溶接であり、図中、溶接部を符号18で示す。後述するように、内部電極14の他端には外部電極12に接続される貫通電極11が設けられている。図2に示すように、貫通電極11は蓋4を貫通して電池外部に突設している。
The
発電体15は、たとえば、セパレータで絶縁した状態で正極箔と負極箔とを捲回した扁平型捲回電極群であり、扁平型捲回電極群の両端部には接続集電板である内部電極14が溶接される。この発電体15により電力が充放電される。
The
貫通電極11はかしめ加工により蓋4に固着され、貫通電極11とともに、端子部材として機能する接続バー10、内部電極14、および供回り防止機構として機能する電極保持部材9が蓋4に固定されている。電極保持部材9には接続バー10を貫通して外部電極ボルト12が装着されている。内部電極14と角形容器5の内面との間には絶縁部材13が挿入されている。
The through
図3は蓋4と容器5を一体化した斜視図、図4は貫通電極11と外部電極ボルト12周辺の構造を説明する断面図である。
図3に示すように、蓋4には、正負両極の貫通電極11を挿通する電極貫通孔2が穿設され、貫通電極11は、図4に示すように、蓋4の内側で、内部電極14にかしめ加工により固着されている。電極貫通孔2には蓋4の内側からガスケット16が装着され、貫通電極11は、ガスケット16によってシールされつつ、電極貫通孔2を貫通している。貫通電極11には、蓋4の外側で、電極保持部材9が嵌装され、さらに、その外側に接続バー10が嵌装されている。貫通電極11は、接続バー10の外側でかしめ加工され、これによって、接続バー10および電極保持部材9が、蓋4の外側で固定されることになる。
FIG. 3 is a perspective view in which the
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、電極貫通孔2は、圧力解放弁取り付け穴3の両側に配置され、蓋4の長手方向に離間している。蓋4の外面には、各電極貫通孔2の近傍に円形の突起1が突設されている。突起1と電極貫通孔2とは、蓋4の長手方向に所定距離離間して配設されている。突起1は蓋4の略両端に設けられ、後述する供回り防止機構として機能する。
As shown in FIG. 3, the electrode through
図5および図6は電極保持部材9の斜視図である。電極保持部材9には、貫通電極11を貫通するための電極貫通孔8が穿設され、さらに、蓋4に接する面に凹部7が形成されている。電極保持部材9は、凹部7が形成される部分が、電極貫通孔8が穿設された部分(薄肉部9tと呼ぶ)よりも肉厚の肉厚部9Tとされる。電極保持部材9の取り付け時に、突起1は凹部7に嵌入、係合し、電極保持部材9の貫通電極11を中心とした回転が阻止される。
5 and 6 are perspective views of the
電極保持部材9は、外部電極ボルト12にナット12Tを締め込む際の回転トルクを支承する「反力部材」として機能し、突起1と電極保持部材9の凹部7とは、協働して、外部電極ボルト12の供回りを防止する「供回り防止機構」として機能する。
The
凹部7は蓋4の長手方向を長径方向とする長円形状であり、その短径は、突起1の直径と略等しい。これによって、突起1の位置がずれたときにも、突起1は、確実かつ緊密に、凹部7に嵌合する。従って、突起1の位置、特に、電極貫通孔8からの距離に関する公差を大きく取ることができる。
The
すなわち、凹部7は、外部電極ボルト12に作用する回転モーメントと直交する方向に遊びを持って突起1が係合するように形成されている。このような機能を達成できるものであれば、供回り防止機構の突起1と凹部7の形状は実施形態に限定されない。
That is, the
電極保持部材9は絶縁材料で形成されるが、たとえばセラミックスやガラスなどの脆性材料によって形成することができる。この場合、凹部7の長手方向と直角方向の寸法は、蓋4に設けられた突起1の直径よりもわずかに大きくして部材の干渉を防止するのが好ましい。電極保持部材9を絶縁性樹脂材などの延性を持つ材料で形成してもよく、この場合には、凹部7の幅方向の寸法は、突起1の直径よりもわずかに小さくして、嵌合を締り嵌めとしてもよい。
The
図4に示すように、接続バー10には、貫通電極11、外部電極ボルト12がそれぞれ貫通する貫通孔102、104が穿設されている。貫通電極11は、貫通孔102の周囲に拡がるようにかしめ加工され、電極保持部材9、接続バー10が締め付け固定される。
As shown in FIG. 4, the
外部電極ボルト12には、貫通孔104を貫通する軸部12Bと、軸部12Bに連続しかつ軸部12Bよりも大径の当接部12Sと、当接部12Sに連続しかつ当接部12Sよりも大径の頭部12Hとが設けられている。軸部12Bの外周には、ナット12Tを螺合する螺子が形成されている。頭部12Hは、正方形、長方形、六角形等の多角形であり、対辺を拘束することにより、回転が阻止される。
The
図5に示すように、電極保持部材9の肉厚部9Tには、頭部12Hが嵌合するT字溝9Rが形成されている。T字溝9Rには、電極保持部材9の側方から頭部12Hが挿入される。T字溝9R内に挿入された頭部12Hの対辺がT字溝9Rに接することによって、頭部12Hは、その回転が阻止される。電極保持部材9には、当接部12Sを側方から挿入し得る長孔9Hが形成され、長孔9Hの最奥部は、当接部12Sの直径に略等しい半円状である。当接部12Sは、接続バー10の裏面に当接し、接続バー10からの脱落が阻止される。
As shown in FIG. 5, the thick portion 9T of the
外部電極ボルト12は、当接部12Sが長孔9Hの最奥部に収られつつ、頭部12HがT字溝9R内で拘束される。さらに、当接部12Sにより抜け止めされることによって、外部電極ボルト12は安定に保持される。
In the
外部電極ボルト12にナット12Tを螺合する際、外部電極ボルト12に作用する軸回りの回転トルクによって、電極保持部材9は貫通電極11を回転中心とした回転モーメントが作用する。このとき、突起1が凹部7に係合して、電極保持部材9の貫通電極11を中心とした回転が阻止されるため、接続バー10の供回りが防止される。凹部7は蓋4の長手方向を長径方向とする長円形状に形成している。したがって、蓋4に突設する突起1の位置と、突起1を係合して供回りを阻止する電極保持部材9に凹設した凹部7の位置を高い精度で設けるように設計することなく、外部電極ボルト12に作用する回転モーメントによる電極保持部材9や接続バー10の供回りを確実に防止することができる。
When the
また、蓋4の電極貫通孔2と、蓋4の突起1との間隔を高い精度で設定しなくても、突起1を凹部7に確実に嵌入して係合することができ、組立不良による歩留まりの低下も解消される。
Further, even if the distance between the electrode through-
2個の電極貫通孔2、突起1は、蓋4の幅方向略中央に配置され、長手方向に一直線上に配置されている。このような配置とすることで、プレス成型や切削加工などで成形する際に加工効率を高め、加工誤差も少なくできる。
The two electrode through-
以上のとおり、本実施形態による非水電解液二次電池は、接続バー10の種々の寸法精度、突起1の位置精度、蓋4と容器開口部との嵌め合い精度、電極保持部材9の種々の寸法精度(とくに凹部7の位置の精度)が良好でないときにも、確実に電極保持部材9の供回りを防止できる。
As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment has various dimensional accuracy of the
[第2実施形態]
本発明を角形の非水電解液二次電池に適用した第2実施形態を、図7〜図9を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment in which the present invention is applied to a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery will be described with reference to FIGS. In the figure, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2実施形態は、1個の電極保持部材に対して、2個の突起を係合させるものである。 In the second embodiment, two protrusions are engaged with one electrode holding member.
図7に示すように、蓋4には、略中央に圧力解放弁取り付け穴3が穿設され、圧力解放弁取り付け穴3の両側に電極貫通孔2が配置されている。さらに、各電極貫通孔2の両側には、各電極貫通孔2の近傍に、円形の突起1a、1bが突設され、突起1aは突起1bよりも、蓋4の長手方向端部よりに配置されている。突起1a、1b、電極貫通孔2とは、蓋4の幅方向略中央で、蓋4の長手方向に一直線上に配列されている。
As shown in FIG. 7, the
第2実施の形態による電極保持部材9を図8および図9に示す。
電極保持部材9は、第1実施形態と同様の肉厚部9Tが形成され、薄肉部9tは第1実施形態よりも長く設定されている。肉厚部9Tには、第1実施形態と同様のT字溝9R、長孔9Hが形成され、第1実施形態の凹部7と同様の長円状の凹部7aが形成されている。肉厚部9Tは、蓋4の端部に配置され、凹部7aには突起1aが嵌入される。
An
The
電極保持部材9の薄肉部9tには、第1実施形態と同様の電極貫通孔8が穿設され、さらに、薄肉部9tは、第1実施形態よりも延長されて、その先端部裏面に、第2の長円状の凹部7bが形成されている。凹部7bには、突起1bの位置に対応して配置され、凹部7bには、突起1bが嵌入、係合される。
An electrode through
本実施形態による非水電解二次電池によれば、蓋4の2個の突起1a、1bが電極保持部材9の凹部7a、7bにそれぞれ係合されるので、電極保持部材9は、より大きな回転トルクに耐えることができ、大きな締め付け力に対して、供回りを防止できる、すなわち、本実施形態による非水電解二次電池は、第1実施形態の効果に加え、耐え得る回転トルクが大きいという効果を奏する。
According to the nonaqueous electrolytic secondary battery according to the present embodiment, since the two
[変形例]
以上の実施の形態を次のように変形することもできる。
(1)上記実施の形態の供回り防止機構では、突起1を蓋4に設け、凹部7を電極保持部材9に設けて構成した。しかしながら、突起1を電極保持部材9に設け、凹部7を蓋4に設けても良い。
(2)上記実施の形態の供回り防止機構では、外部電極ボルト12に作用する回転トルクによる貫通電極11を中心として電極保持部材9に作用する回転モーメントと直交する方向に遊びを持って突起1が係合するように凹部7が形成されれば、どのような構造組合せでもよい。すなわち、供回り防止機能を達成できるものであれば、突起1と凹部7の形状は実施形態に限定されない。
[Modification]
The above embodiment can be modified as follows.
(1) In the rotation prevention mechanism of the above embodiment, the
(2) In the rotation prevention mechanism of the above embodiment, the
(3)第2実施形態では、2個の突起を蓋から突設させ、各電極保持部材に2個の突起が係合するようにしたが、より多数の突起を係合させることも可能である。
(4)以上の実施形態では、圧力解放弁取り付け穴3から電解液を注入したが、圧力解放弁取り付け穴3とは別個に電解液注入孔を設け、電解液注入孔から電解液を注入してもよい。
(5)以上の実施形態では、蓋4を金属素材としたが、蓋4を樹脂により製作してもよい。この場合、電極保持部材9は絶縁素材で形成する必要はない。
(3) In the second embodiment, the two protrusions are protruded from the lid so that the two protrusions are engaged with each electrode holding member. However, a larger number of protrusions can be engaged. is there.
(4) In the above embodiment, the electrolytic solution is injected from the pressure release
(5) Although the
以上の説明は一例であり、本発明が上記実施形態や変形例に限定されるものではない。 The above description is an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications.
1、1a、1b:突起
2:電極貫通孔
3:圧力解放弁取り付け穴
4:蓋
5:角形容器
7、7a、7b:凹部
8:電極貫通孔
9:電極保持部材
9H:長孔
9t:薄肉部
9T:肉厚部
9RT:字溝
10:接続バー
11:貫通電極11
12:外部電極ボルト
12B:軸部
12S:当接部
12H:頭部
12N:ナット
13:絶縁部材
14:内部電極
15:発電体
16:ガスケット
17:押さえ板
18:溶接部
19:バスバー
20:非水電解液二次電池
21:ダクト
22:モジュールケース
100:電池モジュール
102、104:貫通孔
DESCRIPTION OF
12: External electrode bolt 12B: Shaft portion 12S: Contact portion 12H:
Claims (8)
前記開口部を封止するとともに、外部電極が設けられた蓋と、
前記容器内に収容され、前記外部電極を介して外部負荷との間で電力を充放電する発電体と、
前記発電体と前記外部電極との間を電気的に接続する内部接続部材および外部接続部材と、
前記外部接続部材と前記蓋との間で挟持され、前記外部電極の先端が前記外部接続部材を貫通するように前記外部電極の基部を保持する電極保持部材と、
前記外部電極と所定距離離れた位置で前記蓋外部電極の内部から外部に貫通し、さらに前記電極保持部材および外部接続部材も貫通して前記蓋に固着され、前記容器内の一端が前記内部接続部材と電気的に接続され、前記容器外の他端が前記外部接続部材により前記外部電極に電気的に接続された貫通電極と、
前記貫通電極を中心として前記電極保持部材に作用する回転モーメントを阻止する供回り防止機構とを備え、
前記供回り防止機構は、
前記蓋および前記電極保持部材のいずれか一方に突設された突起と、
前記蓋外部電極および前記電極保持部材のいずれか他方に設けられ、前記突起が前記回転モーメントと直交する方向には遊びを持って係合する凹部を有することを特徴とする非水電解液二次電池。 A container having an opening;
Sealing the opening and a lid provided with an external electrode;
A power generator that is housed in the container and charges and discharges power to and from an external load via the external electrode;
An internal connection member and an external connection member that electrically connect the power generation body and the external electrode;
An electrode holding member that is sandwiched between the external connection member and the lid and holds a base portion of the external electrode so that a tip of the external electrode penetrates the external connection member;
The lid external electrode penetrates from the inside of the lid external electrode at a position away from the external electrode by a predetermined distance, and further passes through the electrode holding member and the external connection member and is fixed to the lid, and one end in the container is connected to the internal connection A through electrode electrically connected to the member and having the other end outside the container electrically connected to the external electrode by the external connection member;
A rotation prevention mechanism that prevents a rotational moment acting on the electrode holding member around the through electrode; and
The rotation prevention mechanism is
A protrusion protruding from one of the lid and the electrode holding member;
A non-aqueous electrolyte secondary, wherein the secondary electrode has a recess provided on the other side of the lid external electrode and the electrode holding member, and the protrusion engages with play in a direction orthogonal to the rotational moment. battery.
前記蓋は導電性材料で形成され、前記電極保持部材は絶縁性材料で形成されていることを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the lid is made of a conductive material, and the electrode holding member is made of an insulating material.
前記内部接続部材、前記貫通電極、前記外部接続部材、前記電極保持部材、前記供回り防止機構のそれぞれは、正極用および負極用にそれぞれ設けられることを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the internal connection member, the through electrode, the external connection member, the electrode holding member, and the rotation prevention mechanism are provided for a positive electrode and a negative electrode, respectively.
前記蓋は、前記貫通電極が貫通する貫通孔を有する長方形状であり、前記貫通孔と前記突起は所定の距離をあけて蓋の長手方向に配列されていることを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3,
The lid has a rectangular shape having a through-hole through which the through-electrode penetrates, and the through-hole and the protrusion are arranged in the longitudinal direction of the lid with a predetermined distance therebetween Secondary battery.
前記凹部の前記回転モーメントが作用する方向の幅は、前記突起が緊密に嵌入する幅に形成されていることを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a width of the recess in a direction in which the rotational moment acts is formed such that the protrusion is closely fitted.
前記供回り防止機構は、複数の前記突起と、前記複数の突起が係合する複数の凹部とを有することを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5,
The non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the rotation prevention mechanism has a plurality of protrusions and a plurality of recesses with which the plurality of protrusions engage.
前記供回り防止機構を構成する突起は前記蓋に突設され、前記凹部は前記電極保持部材に設けられていることを特徴とする非水電解液二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
The non-aqueous electrolyte secondary battery is characterized in that a protrusion constituting the rotation prevention mechanism protrudes from the lid and the recess is provided in the electrode holding member.
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