JP2012227026A - 電池及び電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外装部材を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子部材を固定する電池において、外装部材と外部端子部材の固定部におけるシール性に優れると同時に、外部端子部材を外装部材に固定する際の蓋部における外側への塑性流動を抑制することの可能な、電池及び電池の製造方法を提供する。
【解決手段】電池10は、バーリング部34が電池10の軸心方向外側から押圧される際に、バーリング部34の一部が外部端子部材40の方向に塑性変形し、外部端子部材40と貫通孔33との間に圧迫力が発生することによって、外部端子部材40が貫通孔33に固定されるとともに、凹部32aが変形することによって、蓋部32の外側への塑性変形が吸収される。
【選択図】図2
【解決手段】電池10は、バーリング部34が電池10の軸心方向外側から押圧される際に、バーリング部34の一部が外部端子部材40の方向に塑性変形し、外部端子部材40と貫通孔33との間に圧迫力が発生することによって、外部端子部材40が貫通孔33に固定されるとともに、凹部32aが変形することによって、蓋部32の外側への塑性変形が吸収される。
【選択図】図2
Description
本発明は、電池に関し、特に、外部端子部材を外装部材に固定する技術に関する。
電池の外装部材は、電池の発電要素を収納する。外装部材の外側面には、外装部材を貫通して外方に突出する外部端子部材(正極端子及び負極端子)が固定される。外部端子部材は、発電要素と電気的に接続されており、外部端子部材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。
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、外部端子部材と外装部材の固定部においては、外部端子部材が電池から抜け落ちないための抜け落ち性、外部端子部材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、並びに外部端子部材と外装部材との絶縁性等が求められている。すなわち、外装部材と外部端子部材の間のシール性を十分に確保する必要があり、そのための技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
さらに、外部端子部材と外装部材の固定部においては、外部端子部材が電池から抜け落ちないための抜け落ち性、外部端子部材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、並びに外部端子部材と外装部材との絶縁性等が求められている。すなわち、外装部材と外部端子部材の間のシール性を十分に確保する必要があり、そのための技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1には、外部端子部材を絶縁部材でシールしつつ締結固定する技術が開示されている。具体的には、外装部材(電池ケース10)の蓋部(蓋体14)から外部端子部材(電極端子30)が突出して設けられる電池100において、蓋部における絶縁部材の周辺にバーリング部(端子固定部40)を溶接し、蓋部と外部端子部材との間に絶縁部材(シール材70)を介装する。そして、補強部材(外装部材60)でバーリング部の外周側への強度を補強しつつ、バーリング部が突出する方向から補強部材と一体に形成されたパンチ部材(加圧部64及び窪み66)でバーリング部をプレスして外部端子部材の側(内側)に塑性変形させるのである。
しかし、前記特許文献1に記載の技術は、大型の電池には適しているものの、小型の電池に適用することは困難であった。具体的には、小型の電池では蓋部の厚みが薄いため、バーリング部を溶接することは難しい。これにより、蓋部をプレスしてバーリング部を形成する必要があるが、この場合蓋部と比較してバーリング部の厚みを大きくすることができない。このため、前記技術のように補強部材とパンチ部材とを一体的に成形することが難しかったのである。
上記の問題を解決するために、補強部材とパンチ部材とを別々に構成する技術が知られている。具体的には、図6(a)に示す如く蓋部と外部端子部材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、補強部材でバーリング部の外周側への強度を補強して、治具の上に載置する。この状態で、図6(b)中の矢印aに示す如く、バーリング部が突出する方向から、補強部材とは別のパンチ部材でバーリング部をプレスし、図6(b)中の矢印αに示す如く外部端子部材の側(内側)に塑性変形させるのである。
前記の技術によれば、バーリング部以外の蓋部に塑性流動が発生することによって、蓋部と外装部材との接合に影響が出る場合がある。具体的には、パンチ部材でバーリング部をプレスした際に、バーリング部の内周側におけるクリアランス量の寸法誤差によって、蓋部が図6(b)中の矢印βに示す如く外部端子部材と反対の側(外側)に塑性流動するのである。即ち、バーリング部が外部端子部材側に塑性変形するだけではなく、蓋部が外部端子部材と反対の側(外側)に塑性流動することにより、蓋部と外装部材との接合精度が低下するのである。
本発明は、上記の状況を鑑み、外装部材を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子部材を固定する電池において、外装部材と外部端子部材の固定部におけるシール性に優れると同時に、外部端子部材を外装部材に固定する際の蓋部における外側への塑性流動を抑制することの可能な、電池及び電池の製造方法を提供する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、貫通孔と、該貫通孔の周縁に位置して外方へ向けて突出するバーリング部と、該バーリング部よりも外周側に形成される凹部と、を備える外装部材と、その一端側を前記外装部材の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される柱状の外部端子部材と、前記外装部材に収納される発電要素と前記外部端子部材の他端側とを接続する集電端子部材と、前記外装部材と外部端子部材との間に介装される絶縁部材と、前記バーリング部の外周に配置されることにより該バーリング部の外周側への強度を補強するリング状の補強部材と、を具備する電池であって、前記バーリング部が電池の軸心方向外側から押圧される際に、前記バーリング部の一部が前記外部端子部材の方向に塑性変形し、前記外部端子部材と前記貫通孔との間に圧迫力が発生することによって、前記外部端子部材が前記貫通孔に固定されるとともに、前記凹部が変形することによって、前記外装部材の外周側への塑性変形が吸収されるものである。
請求項2においては、前記凹部は、前記外装部材における前記補強部材が配置される部位に形成されるものである。
請求項3においては、貫通孔と、該貫通孔の周縁に位置して外方へ向けて突出するバーリング部と、該バーリング部よりも外周側に形成される凹部と、を備える外装部材と、その一端側を前記外装部材の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される柱状の外部端子部材と、前記外装部材に収納される発電要素と前記外部端子部材の他端側とを接続する集電端子部材と、前記外装部材と外部端子部材との間に介装される絶縁部材と、前記バーリング部の外周に配置されることにより該バーリング部の外周側への強度を補強するリング状の補強部材と、を具備する電池の製造方法であって、前記バーリング部を電池の軸心方向外側から押圧して、前記バーリング部の一部を前記外部端子部材の方向に塑性変形させ、前記外部端子部材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、前記外部端子部材を前記貫通孔に固定するとともに、前記凹部を変形させることによって、前記外装部材の外周側への塑性変形を吸収するものである。
請求項4においては、前記凹部は、前記外装部材における前記補強部材が配置される部位に形成されるものである。
請求項5においては、前記バーリング部を電池の軸心方向外側から押圧する際に、前記外装部材の外縁部を拘束するものである。
本発明によれば、外装部材を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子部材を固定する電池において、外装部材と外部端子部材の固定部におけるシール性に優れると同時に、外部端子部材を外装部材に固定する際の蓋部における外側への塑性流動を抑制することが可能となる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
[第一実施形態]
図1を参照して、本発明に係る電池の第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部材30と、外装部材30から外方に向けて突出する外部端子部材40・40と、外部端子部材40・40と外装部材30との間に介装される絶縁部材(上部絶縁部材50・50・下部絶縁部材51・51)と、を具備する。
図1を参照して、本発明に係る電池の第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部材30と、外装部材30から外方に向けて突出する外部端子部材40・40と、外部端子部材40・40と外装部材30との間に介装される絶縁部材(上部絶縁部材50・50・下部絶縁部材51・51)と、を具備する。
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。
外装部材30は、収納部31と蓋部32を有する金属性の角柱型缶である。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。
外部端子部材40・40は、その一端側が蓋部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柱状の部材である。外部端子部材40・40の多端側は、集電端子部材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。外部端子部材40・40及び集電端子部材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。
なお、本実施形態においては、外部端子部材40・40と集電端子部材45・45とを別部材として構成しているが、これらを一体的に構成することも可能である。
集電端子部材45・45は、発電要素20の正極板、負極板と接続されている。集電端子部材45・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。
なお、本実施形態においては、外部端子部材40・40と集電端子部材45・45とを別部材として構成しているが、これらを一体的に構成することも可能である。
集電端子部材45・45は、発電要素20の正極板、負極板と接続されている。集電端子部材45・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。
外部端子部材40・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部材40・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、外部端子部材40・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、外部端子部材40・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。
外部端子部材40・40は、上部絶縁部材50・50及び下部絶縁部材51・51を介して蓋部32に固定される。上部絶縁部材50・50は略筒状に形成され、外部端子部材40・40の周囲を巻装し、外装部材30と外部端子部材40・40とを電気的に絶縁する。下部絶縁部材51・51は集電端子部材45・45の上面に配設され、外装部材30と集電端子部材45・45とを電気的に絶縁した状態で上部絶縁部材50・50を支持する。つまり、本実施形態の絶縁部材は、バーリング部34の内周面である貫通孔33と外部端子部材40・40の外周面の間を絶縁する上部絶縁部材50・50と、集電端子部材45・45と蓋部32との間を絶縁する下部絶縁部材51・51との分割構造としているのである。ただし、絶縁部材は一体的に形成することも可能である。
絶縁部材の材料としては、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。
絶縁部材の材料としては、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。
[外部端子部材の固定形態]
以下では、図2を参照して、第一実施形態である電池10に係る外装部材30と一つの外部端子部材40の固定形態について説明する。なお、以下に示す図では、図1(b)と同様に側面方向から見た場合の断面図について示すものとする。
図2(a)に示すように、外装部材30における蓋部32は、外部端子部材40が貫通可能な貫通孔33を有し、貫通孔33の周縁に位置して外装部材30の外側に向けて突出する筒状部であるバーリング部34が形成される。つまり、バーリング部34は、蓋部32の外側面から貫通孔33の軸方向外側へ向けて突出している。
以下では、図2を参照して、第一実施形態である電池10に係る外装部材30と一つの外部端子部材40の固定形態について説明する。なお、以下に示す図では、図1(b)と同様に側面方向から見た場合の断面図について示すものとする。
図2(a)に示すように、外装部材30における蓋部32は、外部端子部材40が貫通可能な貫通孔33を有し、貫通孔33の周縁に位置して外装部材30の外側に向けて突出する筒状部であるバーリング部34が形成される。つまり、バーリング部34は、蓋部32の外側面から貫通孔33の軸方向外側へ向けて突出している。
貫通孔33は、所定の内径を有する孔であり、外装部材30(蓋部32)をそ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、外装部材30における貫通孔33の軸方向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、外装部材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。
バーリング部34は、貫通孔33の周縁に、外装部材30における貫通孔33の軸方向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、外装部材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。
蓋部32におけるバーリング部34のよりも外周側には、蓋部32の厚み方向に窪んだ凹部32aが、その断面が半円形となるように形成される。具体的には、蓋部32の下面で、貫通孔33の軸方向に対して直交する方向のバーリング部34よりも外側に、下方から見て貫通孔33の周囲を取り囲む円形溝状の凹部32aが形成されているのである。なお、本実施形態において凹部32aは円形溝状に形成したが、凹部32aを円弧が断続的に形成される形状や、連続して形成される点状に形成することもできる。また、凹部32aを蓋部32の上面に形成することも可能である。
バーリング部34の外周部には、図2(a)及び(b)に示す如く、補強部材である補強リング35が嵌合される。
補強リング35は、外装部材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外周側への強度を補強する補強部材である。
本実施形態においては、蓋部32に形成される凹部32aは、図2(a)及び(b)に示す如く補強リング35が配置される部位(電池10の軸心方向に見て補強リング35と重なる位置)、換言すれば、貫通孔33の軸心方向に対して直交する方向(貫通孔33の半径方向)における補強リング35の配置位置と同等の位置に形成されている。なお、本明細書において「電池10の軸心方向」とは、外部端子部材40の軸心方向と同一の方向を指すものとする。
このように構成することにより、凹部32aが形成される部位を補強リング35によって補強し、蓋部32に凹部32aが形成されることによる剛性の低下を抑制しているのである。
補強リング35は、外装部材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外周側への強度を補強する補強部材である。
本実施形態においては、蓋部32に形成される凹部32aは、図2(a)及び(b)に示す如く補強リング35が配置される部位(電池10の軸心方向に見て補強リング35と重なる位置)、換言すれば、貫通孔33の軸心方向に対して直交する方向(貫通孔33の半径方向)における補強リング35の配置位置と同等の位置に形成されている。なお、本明細書において「電池10の軸心方向」とは、外部端子部材40の軸心方向と同一の方向を指すものとする。
このように構成することにより、凹部32aが形成される部位を補強リング35によって補強し、蓋部32に凹部32aが形成されることによる剛性の低下を抑制しているのである。
そして、外部端子部材40を蓋部32に固定する際は、図2(a)に示す如く、外部端子部材40及び上部絶縁部材50を蓋部32の貫通孔33に挿入した状態で、治具60の上に載置する。さらに図2(b)中の矢印aに示すように、プレス装置65により、バーリング部34を電池10の軸心方向外側である上方から押圧する。これにより、バーリング部34が電池10の軸心方向に垂直な水平方向内側(外部端子部材40の方向)に塑性変形される。そして、図2(b)中の矢印Aに示す如く、塑性変形したバーリング部34の一部により外部端子部材40と貫通孔33との間に圧迫力が発生することによって、外部端子部材40が貫通孔33に固定されるのである。
この際、上部絶縁部材50は、外装部材30と外部端子部材40と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、貫通孔33内に上部絶縁部材50を巻装した外部端子部材40を配置し、上記の如くプレス装置65でバーリング部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が形成される。
このとき、バーリング部34の外周側に位置する補強リング35は、バーリング部34よりも高強度の材料で形成されているため、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(外部端子部材40側)に向けて膨出する。
具体的には、貫通孔33内に上部絶縁部材50を巻装した外部端子部材40を配置し、上記の如くプレス装置65でバーリング部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が形成される。
このとき、バーリング部34の外周側に位置する補強リング35は、バーリング部34よりも高強度の材料で形成されているため、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(外部端子部材40側)に向けて膨出する。
内側に膨出した膨出部34aは、上部絶縁部材50を圧迫し、この圧迫力が上部絶縁部材50への面圧として付与される。上部絶縁部材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塑性変形し、この弾塑性変形により生じる外力が外部端子部材40への面圧として付与される。
このように、プレス装置65で上方からプレスし、バーリング部34の端面の内周部を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からの面圧が上部絶縁部材50を介して外部端子部材40に伝達される。係る面圧によって外部端子部材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、上部絶縁部材50と外部端子部材40とを締結固定しているため、外装部材30、上部絶縁部材50、及び外部端子部材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。
このように、プレス装置65で上方からプレスし、バーリング部34の端面の内周部を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からの面圧が上部絶縁部材50を介して外部端子部材40に伝達される。係る面圧によって外部端子部材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、上部絶縁部材50と外部端子部材40とを締結固定しているため、外装部材30、上部絶縁部材50、及び外部端子部材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。
外部端子部材40の軸方向中途部には、気密溝41が形成されている。気密溝41は、外部端子部材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。
上部絶縁部材50が上記のように弾塑性変形し、外部端子部材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、上部絶縁部材50と外部端子部材40とが強固に密着し、気密性が確保される。
上部絶縁部材50が上記のように弾塑性変形し、外部端子部材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、上部絶縁部材50と外部端子部材40とが強固に密着し、気密性が確保される。
一方、バーリング部34をプレス装置65で上方から押圧すると、蓋部32の下側の一部が、図2(b)中の矢印Bに示す如く外部端子部材40と反対の側(外周側)に塑性流動する。このため、凹部32aの内周側側面が外側に向かって変形し、凹部32aが扁平形状に変形する。
つまり、図2(b)に示す如く蓋部32の凹部32aが変形することにより、蓋部32の外周側への塑性変形が吸収され、蓋部32の凹部32aよりも外周側の部分における塑性流動の影響は、凹部32aの内側の部分よりも小さくなる。
つまり、図2(b)に示す如く蓋部32の凹部32aが変形することにより、蓋部32の外周側への塑性変形が吸収され、蓋部32の凹部32aよりも外周側の部分における塑性流動の影響は、凹部32aの内側の部分よりも小さくなる。
このように、本実施形態に係る電池10においては、塑性変形したバーリング部34の一部により外部端子部材40と貫通孔33との間に圧迫力を発生させて外部端子部材40を貫通孔33に固定することにより、外装部材30である蓋部32と外部端子部材40の固定部において優れたシール性を備えることができる。
また、外部端子部材40を蓋部32に固定する際に、凹部32aを変形させて蓋部32の凹部32aよりも外周側への塑性変形を吸収している。これにより、蓋部32における外周側への塑性流動を抑制することができるため、蓋部32と収納部31との接合精度の低下を防止できるのである。
また、外部端子部材40を蓋部32に固定する際に、凹部32aを変形させて蓋部32の凹部32aよりも外周側への塑性変形を吸収している。これにより、蓋部32における外周側への塑性流動を抑制することができるため、蓋部32と収納部31との接合精度の低下を防止できるのである。
[凹部による塑性変形の吸収]
以下では、図3を参照して、本実施形態と従来技術とにおける、押し込み深さと蓋長さ増加量との関係の差異について説明する。
図3(a)に示す如く、蓋部32において、プレス前のバーリング部34の高さをH1とし、プレス装置65によってプレスされる下端面の高さをH2とする。そして、H1とH2との差(H1−H2)を押し込み深さとする。つまり、プレス装置65によってバーリング部34が下方に変形される長さを押し込み深さとするのである。
以下では、図3を参照して、本実施形態と従来技術とにおける、押し込み深さと蓋長さ増加量との関係の差異について説明する。
図3(a)に示す如く、蓋部32において、プレス前のバーリング部34の高さをH1とし、プレス装置65によってプレスされる下端面の高さをH2とする。そして、H1とH2との差(H1−H2)を押し込み深さとする。つまり、プレス装置65によってバーリング部34が下方に変形される長さを押し込み深さとするのである。
また、図3(a)に示す如く、プレス前の蓋部32の水平方向長さ(電池10における短辺方向の長さ)をL1とし、プレス後の蓋部32の水平方向長さをとする。そして、L1とL2との差(L2−L1)を蓋長さ増加量とする。つまり、プレス装置65によって蓋部32が水平方向に伸びる長さを蓋長さ増加量とするのである。
図3(b)中の実線は本実施形態(凹部32aを形成)におけるプレス結果を、破線は従来技術(凹部32aを形成せず・図6を参照)におけるプレス結果をそれぞれ示している。図3(b)に示す如く、押し込み深さと蓋長さ増加量とには正の相関関係がある。つまり、押し込み深さを大きくすると、蓋長さ増加量は増加することになる。
また、図3(b)中の一点鎖線は、蓋部32と外部端子部材40の固定部において求められるシール性を確保するために必要な押し込み深さを「押し込み深さ基準」として表している。換言すれば、図3(b)中の一点鎖線に示す押し込み深さ基準にまでバーリング部34を下方に変形させると、外部端子部材40を固定しシールするために必要な膨出部34aの膨出量をバーリング部34において得ることができるのである。
図3(b)に示す如く、本実施形態と従来技術の双方において、押し込み深さが増加すると、蓋長さ増加量も増加している。しかし、従来技術においては押し込み深さが押し込み深さ基準よりも小さい段階で蓋長さ増加量が増加しているのに対し、本実施形態においては蓋長さ増加量が増加するのは押し込み深さが押し込み深さ基準を超えてからである。即ち、本実施形態の如く蓋部32に凹部32aを形成することにより、凹部32aよりも外側への塑性変形を吸収することができたのである。また、本実施形態において押し込み深さを押し込み深さ基準とした場合は、蓋長さ増加量が0となり、蓋部32の長さの水平方向への増加を防ぐことができるのである。
[第二実施形態から第四実施形態]
次に、本発明に係る電池の他の実施形態について、図4(a)から(c)を用いて説明する。なお、以下に記載する実施形態について、既出の実施形態と同じ構成については同符号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
次に、本発明に係る電池の他の実施形態について、図4(a)から(c)を用いて説明する。なお、以下に記載する実施形態について、既出の実施形態と同じ構成については同符号を付して、その詳細な説明を省略することとする。
第二実施形態においては図4(a)に示す如く、蓋部132におけるバーリング部134よりも外周側に、蓋部132の厚み方向に窪んだ凹部132aが、その断面が半長円形となるように(第一実施形態における凹部32aよりも深く)形成される。具体的には、蓋部132の下面でバーリング部134よりも外周側に、下方から見て円形溝状の凹部132aが形成されているのである。
第三実施形態においては図4(b)に示す如く、蓋部232におけるバーリング部234よりも外周側に、蓋部232の厚み方向に窪んだ凹部232aが、その断面が台形となるように形成される。具体的には、蓋部232の下面でバーリング部234よりも外周側に、下方から見て円形溝状の凹部232aが形成されているのである。
第四実施形態においては図4(c)に示す如く、蓋部332におけるバーリング部334よりも外周側に、蓋部332の厚み方向に窪んだ凹部332aが、その断面が三角形となるように形成される。具体的には、蓋部332の下面でバーリング部334よりも外周側に、下方から見て円形溝状の凹部332aが形成されているのである。
このように、上記の各実施形態に示す如く、凹部132a〜332aの断面形状を適宜変更することができる。つまり、凹部132a〜332aの断面形状を変更することにより、蓋部132〜332の塑性変形の吸収量を調節することが可能となるのである。
[第五実施形態]
次に、本発明に係る電池の第五実施形態について、図5(a)及び(b)を用いて説明する。
本実施形態における外部端子部材140の軸方向中途部には、周方向に沿って気密溝141が形成されている。そして、気密溝141の上側と下側の周縁部には、図5(a)に示す如く下方及び上方に突出する凸部141a・141aが転造又は鍛造により形成されている。つまり、気密溝141の開口部分は凸部141a・141aによって幅が狭められて面積は小さくなるのである。
次に、本発明に係る電池の第五実施形態について、図5(a)及び(b)を用いて説明する。
本実施形態における外部端子部材140の軸方向中途部には、周方向に沿って気密溝141が形成されている。そして、気密溝141の上側と下側の周縁部には、図5(a)に示す如く下方及び上方に突出する凸部141a・141aが転造又は鍛造により形成されている。つまり、気密溝141の開口部分は凸部141a・141aによって幅が狭められて面積は小さくなるのである。
本実施形態においては上記の如く構成することにより、プレス装置65によりバーリング部34を押圧して、上部絶縁部材50を弾塑性変形させて気密溝141内に入り込ませる際に、図5(b)中の矢印Cに示す如く上部絶縁部材50を気密溝141に対して係合させることが出来る。つまり、上部絶縁部材50が気密溝141の凸部141a・141aと係合することにより、上部絶縁部材50と外部端子部材140とがより強固に密着し、気密性が確保されるとともに、上部絶縁部材50の外部端子部材140からの抜け難さを向上させることができるのである。また、凸部141a・141aは外部端子部材140の端面から突出しないため、上部絶縁部材50を組付ける際に、上部絶縁部材50と外部端子部材140との間にクリアランスを設ける必要もない。
また、本実施形態においては、プレス装置65でバーリング部34を電池の軸心方向外側から押圧する際に、外装部材30における蓋部32の外縁部を前記軸心方向に対して直交する方向に拘束する構成としている。具体的には図5(b)に示す如く、蓋部32が載置される治具160における、蓋部32の端部に位置する部分を拘束部160aとして上方に突出させる。そして、蓋部32を拘束部160aの内側に嵌合させた状態で、プレス装置65でバーリング部34を上方から押圧するのである。
バーリング部34をプレス装置65で上方から押圧すると、蓋部32の下側の一部が、図5(b)中の矢印Dに示す如く外部端子部材40と反対の側(外周側)に塑性流動する。本実施形態においては凹部32aで外周側への塑性変形を吸収すると同時に、上記の如く構成することにより、蓋部32の外周側への塑性流動を拘束部160aで抑制しているのである。このように、本実施形態においては、前記第一実施形態にと比較して、蓋部32の外周側への塑性流動をさらに抑制することができるため、蓋部32と収納部31との接合精度の低下を一層防止することができるのである。
10 電池
30 外装部材
32 蓋部
32a 凹部
35 補強リング
40 外部端子部材
45 集電端子部材
50 上部絶縁部材
30 外装部材
32 蓋部
32a 凹部
35 補強リング
40 外部端子部材
45 集電端子部材
50 上部絶縁部材
Claims (5)
- 貫通孔と、該貫通孔の周縁に位置して外方へ向けて突出するバーリング部と、該バーリング部よりも外周側に形成される凹部と、を備える外装部材と、
その一端側を前記外装部材の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される柱状の外部端子部材と、
前記外装部材に収納される発電要素と前記外部端子部材の他端側とを接続する集電端子部材と、
前記外装部材と外部端子部材との間に介装される絶縁部材と、
前記バーリング部の外周に配置されることにより該バーリング部の外周側への強度を補強するリング状の補強部材と、を具備する電池であって、
前記バーリング部が電池の軸心方向外側から押圧される際に、
前記バーリング部の一部が前記外部端子部材の方向に塑性変形し、前記外部端子部材と前記貫通孔との間に圧迫力が発生することによって、前記外部端子部材が前記貫通孔に固定されるとともに、
前記凹部が変形することによって、前記外装部材の外周側への塑性変形が吸収される、
ことを特徴とする、電池。 - 前記凹部は、前記外装部材における前記補強部材が配置される部位に形成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載の電池。 - 貫通孔と、該貫通孔の周縁に位置して外方へ向けて突出するバーリング部と、該バーリング部よりも外周側に形成される凹部と、を備える外装部材と、
その一端側を前記外装部材の外方へ突出させた状態で前記貫通孔に固定される柱状の外部端子部材と、
前記外装部材に収納される発電要素と前記外部端子部材の他端側とを接続する集電端子部材と、
前記外装部材と外部端子部材との間に介装される絶縁部材と、
前記バーリング部の外周に配置されることにより該バーリング部の外周側への強度を補強するリング状の補強部材と、を具備する電池の製造方法であって、
前記バーリング部を電池の軸心方向外側から押圧して、前記バーリング部の一部を前記外部端子部材の方向に塑性変形させ、前記外部端子部材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、前記外部端子部材を前記貫通孔に固定するとともに、前記凹部を変形させることによって、前記外装部材の外周側への塑性変形を吸収する、
ことを特徴とする、電池の製造方法。 - 前記凹部は、前記外装部材における前記補強部材が配置される部位に形成される、
ことを特徴とする、請求項3に記載の電池の製造方法。 - 前記バーリング部を電池の軸心方向外側から押圧する際に、前記外装部材の外縁部を拘束する、
ことを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載の電池の製造方法。
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JP2011094469A JP2012227026A (ja) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | 電池及び電池の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015115557A1 (ja) | 2014-01-29 | 2015-08-06 | 株式会社 東芝 | 電池及び封口体ユニット |
US10461369B2 (en) | 2015-06-15 | 2019-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery and battery pack |
WO2021065335A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 株式会社村田製作所 | 二次電池 |
-
2011
- 2011-04-20 JP JP2011094469A patent/JP2012227026A/ja not_active Withdrawn
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