JP2012114004A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池に関し、特に、外部端子を外装に固定する技術に関する。 The present invention relates to a battery, and more particularly to a technique for fixing an external terminal to an exterior.
電池の外装は、電池の発電要素を収納する。外装の外側面には、外装を貫通して外方に突出する外部端子(正極端子及び負極端子)が固定される。外部端子は、発電要素と電気的に接続されており、外部端子を通じて電池内部と外部との電力のやり取りが行われる。 The exterior of the battery houses the power generation element of the battery. External terminals (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) that pass through the exterior and project outward are fixed to the outer surface of the exterior. The external terminal is electrically connected to the power generation element, and power is exchanged between the inside and outside of the battery through the external terminal.
電池がリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池である場合は、電池内部に水分が浸入すると電池性能に影響することが知られている。このため、電池の密閉度を十分に高くする必要がある。
さらに、外部端子と外装の固定部においては、外部端子が電池から抜け落ちないための抜け落ち性、外部端子の周囲から電池内部の電解液、若しくは電池内部で発生するガスが漏れ出ないための気密性、並びに外部端子と外装の絶縁性等が求められている。すなわち、外装と外部端子の間のシール性を十分に確保する要請がある。
When the battery is a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery, it is known that battery performance is affected when moisture enters the battery. For this reason, it is necessary to make the sealing degree of a battery sufficiently high.
Furthermore, in the external terminal and the exterior fixing part, the external terminal does not fall out from the battery, and the electrolyte inside the battery or the gas generated inside the battery does not leak from the periphery of the external terminal. In addition, insulation between the external terminal and the exterior is required. That is, there is a demand for ensuring a sufficient sealing property between the exterior and the external terminal.
特許文献1には、外装の蓋部から外部端子が突出して設けられる電池において、蓋部と外部端子との間に絶縁部材を介装し、蓋部における絶縁部材の周辺にバーリング部を設け、バーリング部の突出方向と直交する方向からバーリング部をプレスしてかしめることによって、外部端子を締結固定する技術が開示されている。
しかしながら、電池の繰り返し使用に伴って冷却・昇温の冷熱サイクルが繰り返されると、かしめ締結部が徐々にかしめ前の形状に戻ろうとする作用が働いて緩み、シール性能が悪化して、外装と外部端子の固定部のシール性が不十分となる場合がある。
In Patent Document 1, in a battery in which an external terminal protrudes from an outer lid portion, an insulating member is interposed between the lid portion and the external terminal, and a burring portion is provided around the insulating member in the lid portion. A technique for fastening and fixing an external terminal by pressing and crimping the burring portion from a direction orthogonal to the protruding direction of the burring portion is disclosed.
However, if the cooling and heating cycle is repeated with repeated use of the battery, the caulking fastening part gradually loosens due to the action of trying to return to the shape before caulking, the sealing performance deteriorates, and the exterior and The sealing performance of the fixed part of the external terminal may be insufficient.
本発明は、外装を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子を固定する電池において、外装と外部端子の固定部におけるシール性に優れた電池を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a battery excellent in sealing performance at a fixing portion between an exterior and an external terminal in a battery that fixes the external terminal in a state of penetrating the exterior and protruding outward.
本発明の電池は、貫通孔を有する外装と、一部を前記外装の外方へ突出させた状態で前記外装の貫通孔に固定される外部端子と、前記外装と外部端子の間に介装される絶縁部材と、前記外装の貫通孔の周縁に位置し、当該外装の外方へ向けて突出するバーリング部と、前記バーリング部の外周に配置され、当該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備し、前記バーリング部をプレスして塑性変形させて、当該塑性変形されたバーリング部の一部により前記外部端子と前記貫通孔との間に圧迫力を発生させることによって外部端子を貫通孔に固定する電池であって、前記外部端子は、前記バーリング部へのプレスによる圧迫力を受ける箇所よりも前記外装の外方側に溝を具備する。 The battery of the present invention includes an exterior having a through-hole, an external terminal fixed to the through-hole of the exterior in a state in which a part projects outward from the exterior, and an interposition between the exterior and the external terminal. An insulating member, a burring portion located at the periphery of the through-hole of the exterior, projecting outward of the exterior, and disposed on the outer periphery of the burring portion. A reinforcing member that reinforces, presses the burring portion to cause plastic deformation, and generates a compression force between the external terminal and the through hole by a part of the plastically deformed burring portion. The external terminal is fixed to the through hole by the external terminal, and the external terminal is provided with a groove on the outer side of the exterior of the portion receiving the pressing force by the press on the burring portion.
前記溝は、前記外部端子の外周全周に亘って形成されることが好ましい。 The groove is preferably formed over the entire outer periphery of the external terminal.
前記溝の底部は、前記外装の内方側へ傾斜することが好ましい。 It is preferable that the bottom of the groove be inclined inward of the exterior.
前記外部端子は、前記バーリング部へのプレス下端に相当する位置にエッジラインを有する気密溝をさらに具備し、前記溝の底部は、前記気密溝のエッジラインから連続的に設けられることが好ましい。 Preferably, the external terminal further includes an airtight groove having an edge line at a position corresponding to a press lower end to the burring portion, and a bottom portion of the groove is continuously provided from the edge line of the airtight groove.
本発明によれば、外装と外部端子の固定部におけるシール性に優れた電池を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the battery excellent in the sealing performance in the fixing | fixed part of an exterior and an external terminal can be provided.
図1を参照して、本発明に係る電池の一実施形態である電池10の概略構成について説明する。本実施形態の電池10は、リチウムイオン二次電池である。
電池10は、発電要素20と、発電要素20を内部に収納する外装30と、外装30から外方に向けて突出する外部端子40・40と、外部端子40・40と外装30との間に介装される絶縁部材50・50と、を具備する。
With reference to FIG. 1, a schematic configuration of a
The
発電要素20は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極体に電解液を含浸させたものである。電池10の充放電時に発電要素20内で化学反応が起こる(厳密には、正極と負極との間で電解液を介したイオンの移動が起こる)ことによって電流の流れが発生する。
The
外装30は、収納部31と蓋部32を有する角型缶である。収納部31は、一面が開口した有底筒状の部材であり、内部に発電要素20を収納する。蓋部32は、収納部31の開口面に応じた形状を有する平板状の部材であり、収納部31の開口面を塞いだ状態で収納部31と接合される。
The
外部端子40・40は、その一部が蓋部32の外側面から電池10の外方に突出した状態で配置される。外部端子40・40は、集電端子45・45を介して発電要素20の正極又は負極に電気的に接続される。外部端子40・40及び集電端子45・45は、発電要素20に蓄えられる電力を外部に取り出す、若しくは、外部からの電力を発電要素20に取り入れる通電経路として機能する。
各集電端子45は、発電要素20の正極板、負極板と接続されている。集電端子45の材料としては、例えば正極側にアルミニウム、負極側に銅を採用することができる。
The
Each current collecting
外部端子40には、電池10の外方側に突出する部位にはねじ転造によりねじ加工が施され、ボルト部が形成される。電池10の実使用時には、このボルト部を用いて外部端子40にバスバー、外部装置の接続端子等が締結固定される。締結固定する際、外部端子40には締結トルクがかかるとともに、ねじ締結によって軸方向へ外力が付与されるため、外部端子40の材料としては、鉄等の高強度材料を採用することが好ましい。
The
外部端子40・40は、絶縁部材50・50を介して蓋部32に固定される。絶縁部材50は、外部端子40の周囲を巻装し、外装30と外部端子40とを電気的に絶縁する。
絶縁部材50の材料としては、高温クリープ特性に優れる材料、つまり、電池10の冷熱サイクルに対する長期の耐クリープ性を有する材料が好ましく、例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等が挙げられる。
The
The material of the
以下では、図2を参照して、外装30と外部端子40の固定形態について説明する。
図2(a)に示すように、外装30は、外部端子40・40が貫通可能な貫通孔33・33を有し、各貫通孔33の周囲に外装30の外側に向けて突出するバーリング部34が形成される。
Below, with reference to FIG. 2, the fixed form of the exterior | packing 30 and the
As shown in FIG. 2A, the
貫通孔33は、所定の内径を有する孔であり、外装30の厚み方向に貫通している。
バーリング部34は、貫通孔33の周縁に、外装30の内側から外側へ向けて垂直に突出して設けられる厚肉部位である。バーリング部34は、外装30の一部を塑性加工して形成される厚肉部位であり、公知のバーリング処理、深絞り法、寄せ肉法等、又はこれらの組み合わせによって適宜形成される。
The through
The
バーリング部34の外周部には、補強リング35が嵌合される。
補強リング35は、外装30(蓋部32)を構成する材料よりも高強度の金属材料(例えば鉄)で成形されたリング状の部材であり、バーリング部34の径方向にかかる外力に対する強度を補強する補強部材である。補強リング35の内径は、バーリング部34の外径と略同一に形成される。
A reinforcing
The reinforcing
絶縁部材50は、上記のように、外装30と外部端子40を絶縁する絶縁性に加えて、電池10内部の気密性を確保するための部材としても機能する。
具体的には、図2(b)に示すように、貫通孔33内に絶縁部材50を巻装した外部端子40を配置し、バーリング部34の突出側端面の内周部を押圧してかしめることによって、バーリング部34の内周側面から径方向内側に向けて膨出する膨出部34aが形成されている。
このとき、バーリング部34の外周側には、バーリング部34よりも高強度の材料からなる補強リング35が配置されていることによって、かしめ時の押圧力が外側に緩和されることが防止されるため、膨出部34aは内側(外部端子40側)に向けて膨出する。
As described above, the insulating
Specifically, as shown in FIG. 2B, the
At this time, the reinforcing
内側に膨出した膨出部34aは、絶縁部材50を圧迫し、この圧迫力が絶縁部材50への面圧として付与される。絶縁部材50において膨出部34aによって上記面圧が付与される箇所は内側に向けて弾性変形し、この弾性変形により生じる外力が外部端子40への面圧として付与される。
このように、バーリング部34の端面の内周部を上方からプレスし、かしめることによって、内側に膨出する膨出部34aが形成され、膨出部34aからの面圧が絶縁部材50を介して外部端子40に伝達される。係る面圧によって外部端子40が圧迫されて、蓋部32の貫通孔33に固定される。
このとき、膨出部34aは、プレス方向に対して直交する方向に塑性変形し、絶縁部材50と外部端子40とを締結固定しているため、外装30、絶縁部材50、及び外部端子40間に強い面圧及び摩擦力を付与することが可能である。従って、電池10を使用する際の冷熱サイクルを受けても、膨出部34aは変形し難く、固定部が緩むことがない。
The bulging
In this manner, the inner peripheral portion of the end surface of the burring
At this time, since the bulging
外部端子40の軸方向中途部には、気密溝41が形成される。気密溝41は、外部端子40の周方向に沿って、その外周全周に亘って形成される半円状(又は半楕円状等、溝端部にエッジラインを有する形状)の溝であり、所定の溝幅を有する。
絶縁部材50が上記のように弾性変形し、外部端子40の気密溝41内に入り込むとともに、気密溝41のエッジラインに食い付くことによって、絶縁部材50と外部端子40とが強固に密着し、気密性が確保される。
なお、バーリング部34の端面に対するプレス時に、プレス下端と気密溝41の外方側エッジラインとが略同じ位置になるように設定することが好ましく、これにより、膨出部34aの塑性変形量が最も大きい位置に気密溝41のエッジラインが位置することになり、絶縁部材50と外部端子40との密着度を効率良く向上できる。
An
As the insulating
In addition, it is preferable to set the lower end of the press and the outer edge line of the
図3に示すように、外部端子40における気密溝41よりも外装30の外方側(図示において上方)には、外装30の内方側(図示においては下方)に向けて傾斜する溜まり溝42が形成される。
溜まり溝42は、外部端子40の外周面全周に亘って形成されており、外部端子40と外装30との固定部におけるシールポイントである気密溝41の上方側エッジラインよりも上方、言い換えれば、バーリング部34へのプレスにより圧迫力を受ける箇所(プレス下端)よりも上方に形成されている。
以上のように、外部端子40は、バーリング部34へのプレス下端に相当する位置に気密溝41を有し、気密溝41の直上方に形成される、すなわち気密溝41の上方側エッジラインから連続的に形成される底部を有する溜まり溝42を有する。
As shown in FIG. 3, the accumulation groove 42 that is inclined toward the inner side (downward in the drawing) of the exterior 30 on the outer side (upward in the drawing) of the exterior 30 than the
The accumulation groove 42 is formed over the entire outer peripheral surface of the
As described above, the
溜まり溝42は、外部端子40の外周面から内側に向けて設けられる凹部であり、外部端子40の外周側面に開口する。
溜まり溝42の底部は、外部端子40の外周面から内側に向かうにつれて下方に傾斜する形状を有する。本実施形態の電池10の場合、外部端子40・40が鉛直上方に突出するように設置された状態で使用されるため、電池10の使用時において、溜まり溝42の底部は、外部端子40の内部側に向かうにつれて重力の作用する方向に向けて傾斜することとなる。このとき、溜まり溝42の底部の下方への傾斜角度は、使用時の電池10の設置角度に誤差が生じた場合でも、確実に下方に傾斜する程度の大きさに設定されることが好ましい。
The accumulation groove 42 is a recess provided inward from the outer peripheral surface of the
The bottom of the accumulation groove 42 has a shape that inclines downward as it goes inward from the outer peripheral surface of the
バーリング部34をプレスすることによって、内周側に膨出する膨出部34aが絶縁部材50を押圧する。このとき、膨出部34aが絶縁部材50を押圧する箇所は、プレス下端、つまり、絶縁部材50の軸方向中途部となる。このため、図4に示すように、絶縁部材50の上部が圧迫力を受ける方向と反対方向に変形し、絶縁部材50の上部が径方向外側に広がるように変形して、絶縁部材50と外部端子40の間に微小な隙間Gが生じる可能性がある。
By pressing the burring
本実施形態では、外装30と外部端子40とのシールポイントとなる気密溝41の上方に溜まり溝42を形成することによって、隙間G内に混入する水分、例えば外部端子40の外周面をつたって落下する結露水等、電池10の外部から浸入する水分を溜まり溝42内に貯溜することができる。溜まり溝42に一時的に貯溜される水分は、電池10の冷熱サイクルによって蒸発する。
このように、隙間G内に浸入した水分を溜まり溝42で捕集することによって、水分による外部端子40の腐食を防止することができる。従って、外部端子40の腐食に起因する不具合(例えば、外部端子40と絶縁部材50との間に隙間が生じ、気密性が低下すること)を防ぎ、外部端子40の外装30に対する締結固定部でのシール性向上に寄与できる。
In the present embodiment, by forming the accumulation groove 42 above the
In this way, by collecting the water that has entered the gap G and collecting the moisture in the groove 42, corrosion of the
また、溜まり溝42を外部端子40の外周全周に亘って形成することによって、外部端子40の外周面をつたって落下する水分を確実に捕集することができる。
さらに、溜まり溝42の底部が外装30の内方側に傾斜するように設けることによって、溜まり溝42内に進入した水分が傾斜に沿って下方に移動することにより、その内部に貯溜されるとともに、溜まり溝42による捕集空間を十分に確保することができる。
In addition, by forming the accumulation groove 42 over the entire outer periphery of the
Furthermore, by providing the bottom of the reservoir groove 42 so as to incline toward the inner side of the exterior 30, the moisture that has entered the reservoir groove 42 moves downward along the inclination and is stored therein. The collection space by the pool groove 42 can be sufficiently secured.
特に、シールポイントとなる気密溝41の上方側エッジラインから上方側に向けて溜まり溝42を連続的に形成することによって、外部から隙間Gに混入するすべての水分を溜まり溝42内に捕集することができる。このため、気密溝41の上方側エッジラインの腐食を防止することができ、外装30と外部端子40のシール性の低下を防止でき、電池10の実使用時の寿命向上に貢献する。
また、気密溝41のエッジラインから連続的に溜まり溝42の底部を形成することによって、気密溝41の上方側エッジラインの鋭角効果を大きくすることができ、絶縁部材50の食い付き度を増大するため、気密溝41におけるシール効果が増大される。
In particular, by continuously forming the collecting groove 42 from the upper edge line of the
Further, by forming the bottom portion of the collecting groove 42 continuously from the edge line of the
溜まり溝42は、気密溝41の上方に一つ設ける構成に限定されず、外部端子40の軸方向に沿って複数形成しても良い。この場合、水分の捕集空間を増設することができ、シール性に対する信頼性を向上できる。
The reservoir groove 42 is not limited to a configuration provided above the
10 電池
30 外装
34 バーリング部
40 外部端子
41 気密溝
42 溜まり溝(溝)
50 絶縁部材
DESCRIPTION OF
50 Insulating material
Claims (4)
一部を前記外装の外方へ突出させた状態で前記外装の貫通孔に固定される外部端子と、
前記外装と外部端子の間に介装される絶縁部材と、
前記外装の貫通孔の周縁に位置し、当該外装の外方へ向けて突出するバーリング部と、
前記バーリング部の外周に配置され、当該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備し、
前記バーリング部をプレスして塑性変形させて、当該塑性変形されたバーリング部の一部により前記外部端子と前記貫通孔との間に圧迫力を発生させることによって外部端子を貫通孔に固定する電池であって、
前記外部端子は、前記バーリング部へのプレスによる圧迫力を受ける箇所よりも前記外装の外方側に溝を具備する電池。 An exterior having a through hole;
An external terminal fixed to the through-hole of the exterior in a state in which a part protrudes outward of the exterior;
An insulating member interposed between the exterior and the external terminal;
A burring part located at the periphery of the through-hole of the exterior and protruding outward of the exterior;
A reinforcing member disposed on the outer periphery of the burring portion and reinforcing the strength of the burring portion toward the outer periphery;
A battery in which the burring portion is pressed and plastically deformed, and a compression force is generated between the external terminal and the through hole by a part of the plastically deformed burring portion to fix the external terminal to the through hole. Because
The battery in which the external terminal has a groove on the outer side of the exterior rather than a portion that receives a pressing force by pressing on the burring portion.
前記溝の底部は、前記気密溝のエッジラインから連続的に設けられる請求項1〜3の何れか一項に記載の電池。 The external terminal further includes an airtight groove having an edge line at a position corresponding to a lower end of the press to the burring portion,
The battery according to claim 1, wherein the bottom of the groove is continuously provided from an edge line of the hermetic groove.
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Cited By (1)
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KR20140066574A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable battery |
-
2010
- 2010-11-25 JP JP2010262912A patent/JP2012114004A/en active Pending
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KR20140066574A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable battery |
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