JP2012501051A - 電池のカバーアッセンブリー、該カバーアッセンブリーを備える電池、電池パックおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明によって、電池のカバーアッセンブリー、該カバーアッセンブリーを備える電池および電池パックが開示される。さらに、本発明によって、電池のカバーアッセンブリーの形成方法が開示される。前記電池のカバーアッセンブリーは、カバー板と、中空リベットと、シール材と、電極端子から構成される。前記電池のカバーアッセンブリーには、少なくとも１個の貫通穴を備えるカバー板が含まれる。中空部を有し、前記カバー板に固定される少なくとも１個の中空リベットは、少なくとも１個の貫通穴の各貫通穴に連結される。前記貫通穴にはシール材が配置される。前記カバー板には電極端子が備えられ、該電極端子は、前記中空リベットを貫通し、前記シール材に埋め込まれる。前記シール材は、前記中空リベットの上部よりさらに上に延びて、前記中空リベットの上部を包み込んでいる。本発明によれば、本発明の電池の安全性能が高められる。
【選択図】図４
【選択図】図４
Description
本発明は、電池の分野に関し、より詳細には、改良された電池のカバー板、電極端子がシート状をなして、該カバー板を備える電池、および前記電池を直列または並列に接続して形成される電池パックに関する。
石油が不足しつつある現代社会において、人々の意識の中では、電気自動車が代替手段になりつつある。電気自動車、ハイブリッド車などの輸送手段では、通常、複数の電池が互いに接続され、電池パックを形成して、出力を高めている。図１に、従来の電池の接続構造を示す。この高出力の電池パック１０においては、スクリューおよびナットが正極２２および負極２４として機能し、接続部材４０が電池を直列に接続するために用いられる。この場合、内部接触抵抗は高くなり、電池パックの重量は増す。一方で、スクリューとナットの締結が緩むと、内部接触抵抗はさらに高くなり、シールが破損し、電池の信頼性は低下する。
上述の電池パックについての課題、つまり、高内部抵抗化と高重量化に関して、本出願人は、特許文献１に開示されたシート状に引き出されたタブ構造に関する発明について特許を付与されている。図２に示すように、従来の電極構造をシート状のタブ２２および２３で置き換えている。正極と負極は電池から引き出される。その製造方法において、電池１と同様に、芯部とタブの間は溶接される。スクリューとナットによる接続構造に比べて、その内部抵抗を低減できる。この接続構造では、タブとカバー板の間のシール構造体が、電池の機能に直結する重要な役割を果たしている。
図３ａに示すように、シール構造体は、中空リベット８とシール材９からなる。シール材９は、中空リベット８の内側に配置され、電極端子２（上述のタブのことであるが、説明の便宜のため、以下では電極端子と称する）は、シール材９を貫通している。中空リベット８は、シール材を保持するとともに、該シール材を押圧し変形させて、電極端子をシールする。中空リベット８とカバー板７は溶接されて一体になっている。図３ｂに示すように、中空リベット８は、圧縮されて図３ｂに示すようなシールの目的に適う形状を取る。
しかしながら、シール材９を中空リベット８の内部に配置するので、シール材から突出した電極端子２が中空リベット８と接触する可能性があることを、本発明者は知った。さらに、中空リベット８は導電性があり、外殻に接続されるので、電池の短絡の原因となる可能性がある。このため、電池の製造時および使用時の危険性が高くなる。
これらの課題を解決するために、本発明は、安全で信頼性の高い電池のカバーアッセンブリーを提供する。また、本発明は該カバーアッセンブリーを備える電池および電池パックを提供する。さらにまた、本発明は電池のカバーアッセンブリーの製造方法、該カバーアッセンブリーを備える電池の製造方法および電池パックの製造方法を提供する。
本発明の一実施形態によれば、前述の目的の少なくとも１つを達成する電池のカバーアッセンブリーが提供される。前記カバーアッセンブリーはカバー板を有し、前記カバー板には少なくとも１個の貫通穴が形成される。前記貫通穴には中空リベットが取り付けられて前記カバー板に固定される。前記中空リベットには中空部があって、前記中空部は前記少なくとも１個の貫通穴のそれぞれと連通し、前記貫通穴にはシール材が取り付けられる。前記中空リベットには電極端子が貫通し、前記電極端子は前記シール材に埋め込まれる。前記シール材は、前記中空リベットの上部よりもさらに上に延びて、前記上部を包み込んでいる。
本発明の別の実施形態によれば、電池が提供される。該電池は、電池の外殻と、上述の少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリーと、少なくとも１個の電池の芯部と、前記電池の外殻と少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリーによって形成された封入空間内に封入された電解液から構成される。また、正極端子と負極端子は、少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリーから引き出され、少なくとも１個の電池の芯部の正極および負極と、それぞれ電気的に接続される。
本発明のさらに別の実施形態によれば、上述した電池を複数個備える電池パックが提供される。該電池は、電極端子によって直列および／または並列に接続される。
本発明のさらに別の実施形態によれば、電極電池のカバーアッセンブリーの製造方法が提供される。該製造方法は、以下のステップからなる。つまり、１）少なくとも１個の貫通穴を有するカバー板を製造するステップと、２）中空リベットを前記貫通穴に通して、前記中空リベットを前記カバー板に溶接し、前記中空リベットの中空部を前記貫通穴に連通するステップと、３）前記貫通穴に電極端子を貫通させ、前記中空リベットとカバー板の貫通穴にシール物質を注入し、前記中空リベットと前記カバー板の内側にシール材を形成するステップからなる。前記シール材は、前記中空リベットの上部よりさらに上に延びて、前記上部を包み込んでいる。
本発明のさらに別の実施形態によれば、電池を製造する方法が提供される。該製造方法は、以下のステップからなる。つまり、ａ）請求項１８に記載の少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリー、少なくとも１個の電池の芯部および電池の外殻を準備するステップと、ｂ）前記少なくとも１個の電池の芯部を前記電池の外殻内に配置し、前記電極端子と前記少なくとも１個の電池の芯部を電気的に接続するステップと、ｃ）前記電池のカバーアッセンブリーと前記電池の外殻を結合して封入空間を形成し、前記封入空間に電解液を注入するステップからなる。
本発明の更なる実施形態によれば、電池パックを製造する方法が提供される。該製造方法は、以下のステップからなる。つまり、上述の方法で製造された電池を複数個準備し、前記電池を直列および／または並列で電気的に接続するステップからなる。
本発明によれば、前記シール材は、中空リベットの上部よりさらに上に延びて、前記上部を包み込み、フランジ構造体を形成して電極端子をシールするので、電池に力が加わって電極が歪んでも、露出されたシール材によって、電極端子とリベットの間の短絡を防止できる。そのため、安全性能が向上する。
図面を参照した以下の説明から、本発明の上記の態様および効果並びに他の態様および効果は明確になり、さらに良く理解される。
先述した本発明の特徴および利点と、本発明の追加の特徴および利点が、後述する実施形態についての詳細な説明を下記の図面と合わせて検討すれば、より理解されるであろう。
（第１の実施形態）
図４に示すように、電池のカバーアッセンブリーは、カバー板７、中空リベット８、シール材９および電極端子２から構成される。カバー板７には、貫通穴７０が形成され、中空リベット８は貫通穴に溶接される。少なくとも１個の貫通穴が、カバー板７に形成されてもよい。各中空リベット８は、各貫通穴７０に溶接される。例えば、電池の２個の電極端子を引き出すために、カバー板に２個の貫通穴を形成してもよい。製造条件に応じて、貫通穴を隣接してあるいは向かい合わせて配置してもよい。そのため、以下では、本発明の範囲を限定するためでなく明確かつ簡潔に示すために、貫通穴を１個形成する場合だけを示していることに注意されたい。また、以下に示される各特徴および／または全ての特徴は、複数個の貫通穴７０を形成する場合にも十分に当て嵌まる。
図４に示すように、電池のカバーアッセンブリーは、カバー板７、中空リベット８、シール材９および電極端子２から構成される。カバー板７には、貫通穴７０が形成され、中空リベット８は貫通穴に溶接される。少なくとも１個の貫通穴が、カバー板７に形成されてもよい。各中空リベット８は、各貫通穴７０に溶接される。例えば、電池の２個の電極端子を引き出すために、カバー板に２個の貫通穴を形成してもよい。製造条件に応じて、貫通穴を隣接してあるいは向かい合わせて配置してもよい。そのため、以下では、本発明の範囲を限定するためでなく明確かつ簡潔に示すために、貫通穴を１個形成する場合だけを示していることに注意されたい。また、以下に示される各特徴および／または全ての特徴は、複数個の貫通穴７０を形成する場合にも十分に当て嵌まる。
中空リベット８の中空部は、カバー板７の貫通穴７０と連結している。電極端子２は、中空リベット８とカバー板７の貫通穴７０を貫通する。次に、シール材９に電極端子２を差し込むように、中空リベット８とカバー板７の貫通穴７０にシール物質を注入し、中空リベット８とカバー板７の貫通穴７０の内側にシール材９を形成する。そして、シール材９は、電極端子２を中空リベット８とカバー板７から絶縁するように、中空リベットの上部よりさらに上に延びて、中空リベットの上部を包み込み、フランジ構造体９０を形成する。本発明の一実施形態では、タブとカバー板７が電気的に接触するのを防止するように、シール材９は、カバー板７の下方に絶縁部がさらに形成され、セパレータリング９１として機能する。
中空リベット８とシール材９はシール構造体として使用され、電極端子２は前記シール構造体を貫通している。シール材９は中空リベット８の内側に配置される。電極端子２はシール材９を貫通し、中空リベット８は、シール材９を保持して、電極端子２をシールする。シール材９は、中空リベット８の上部よりさらに上に延びて、中空リベット８の上部を包み込み、フランジ構造体９０を形成する。
本実施形態のカバー板７は、貫通穴７０を有し、中空リベット８が貫通穴７０に連結される。また、カバー板７は、電解液を電池の外殻に注入するための注入穴を有する。カバー板７が２つの部分に分離された場合、前記注入穴はカバー板７の一方に配置されてもよい。
電極端子（あるいは電極タブ）は、銅、アルミニウムおよびニッケルなどから形成できる。本発明の一実施形態では、電極端子２とシール材９の間の結合力を高めるために、電極端子２は、シール材に対する結合力を高める構造体１１を有する。例えば、前記構造体は、凸状構造、貫通穴、あるいは電極端子２の表面粗さ、または構造の不均一性を増すような何らかの構造にすることができる。あるいは、本発明で開示された内容を読んだ後に、当業者であれば当然思いつくような他の代替手段を用いることもできる。図５に示すように、構造体１１は、電極端子２の表面に等間隔に配置され、電極端子２の断面を貫いている。構造体１１は、どのような形状・大きさであってもよい。本発明の一実施形態では、前記形状は、円状、矩形状、菱形などにすることができる。
図４に示すように、前記シール構造体内のシール材９は、シール物質を注入成形して形成される。シール物質にはプラスチックを選ぶ。これらに限定される訳ではないが、前記プラスチックは、例えば、ＰＦＡ（注入剤グレードのペルフルオロアルキル共重合体）、ＰＥＳ（ポリ（オキシフェニレンスルホン））、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、変性ＰＰ（変性ポリプロピレン）などの中から選ばれる。また、シール物質にはゴムを選ぶこともできる。これに限定される訳ではないが、前記ゴムは、例えば、エチレンプロピレンジエン共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅｍｉｓｃｈｐｏｌｙｍｅｒｅ）が選ばれる。また、シール物質には樹脂を選ぶこともできる。これらに限定される訳ではないが、前記樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール変性エポキシ樹脂などの中から選ばれる。また、シール物質には接着剤を選んでもよい。これらに限定される訳ではないが、前記接着剤は、例えば、二成分系のエポキシ樹脂、ホットメルト接着剤などの中から選ばれる。シール物質は、絶縁性、電解抵抗性およびフッ化水素酸耐性を有していなければならない。また、前記シール物質は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼に接着することができる。本発明の一実施形態では、シール物質はＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）であってもよい。
中空リベット８は、中空構造を備えていてもよい。本実施形態では、中空リベット８は、ステンレス鋼から形成される。本発明の一実施形態では、補強リブ１０が中空リベット８に形成されて、中空リベット８の強度を高めてもよい。
通常、絶縁性のセパレータリング９１は、カバー板７の下方に形成され、電池の芯部をカバー板７から分離するために用いられる。セパレータリング９１は、電池のカバーアッセンブリーと一体に形成し、電池のカバーアッセンブリーの一部をなしていてもよい。
本発明の一実施形態では、電極端子２とシール材９の間の結合力を改善するために、電極端子２は、シール物質に対する結合力を高める構造体１１を有する。
カバー板の製造方法は以下の通りである。まず、カバー板７と中空リベット８を製造し、カバー板７に貫通穴７０を形成する。次に、中空リベット８をカバー板７に溶接し、中空リベット８の中空部を貫通穴と連結させる。次に、電極端子２を中空リベット８に貫通させ、電極端子２をシール材９に差し込むように中空リベット８にシール物質を注入して、中空リベット８の内側にシール材９を形成する。次に、フランジ構造体９０を形成する。フランジ構造体９０とは、シール材９が中空リベットの上部よりさらに上に延びて、中空リベットを包み込んだ構造のことである。
注入成形の際に、セパレータリング９１は、シール材９の一部としてカバー板７上に注入固定されてもよい。リベットとカバー板７を溶接した後に、シール物質を加えて、シール構造体を形成するので、製造工程を簡略化でき、シールに破損が生じるリスクを低減できる。注入後に溶接する場合と比べると、製造工程を簡略化できることに加えて、リベットのカバー板７への溶接中に発生する熱に起因するシール物質の損傷を防止できる。
本発明の一実施形態では、シール物質が、電極端子２、中空リベット８およびカバー板７と接触する表面に、接着剤を塗布して、シール効果を高めてもよい。
本発明の一実施形態では、補強リブ１０を中空リベット８に形成してもよい。
製造の際に、シール物質を中空リベット８に注入する前に、必要に応じて、カバー板７とリベット８を粗面処理してもよい。
（第２の実施形態）
本発明によれば、電池の外殻（不図示）と、電池のカバーアッセンブリーと、電解液と、少なくとも１個の電池の芯部から構成される電池（あるいは単セル）が開示される。電池の芯部を１個だけ有する電池について説明することに注意されたい。もっとも、当業者であれば、複数個の電池を組み合わせて、電池の出力を増大させることができる。以下に説明される全ての特徴および／または解決手段は、外殻内に複数個の電池の芯部を備える場合にも十分に当て嵌まる。電池のカバーアッセンブリーについては、第１の実施形態で詳細に説明した。前記電池のカバーアッセンブリーは、カバー板７と、中空リベット８と、シール材９と、電極端子２から構成される。前記電池の芯部と電解液は、前記電池の外殻と前記電池のカバーアッセンブリーによって形成される封入空間内に封入される。前記電池の芯部は、電極端子２に電気的に接続され、電池には、正極端子と負極端子が備えられる。カバー板７には、貫通穴が形成される。電極端子２は、貫通穴を貫通して外部に突出し、それぞれ正極と負極として機能する。中空リベット８とシール材９は、シール構造体をなすように設けられる。電極端子２は、前記シール構造体でシールされる。シール材９は、中空リベット８内に配置され、電極端子２はシール材９を貫通する。中空リベット８は、電極端子２をシールするためにシール材９を保持する。シール材９は、中空リベット８の上部よりさらに上に延びて、中空リベット８の上部を包み込んで、フランジ構造体９０を形成する。
本発明によれば、電池の外殻（不図示）と、電池のカバーアッセンブリーと、電解液と、少なくとも１個の電池の芯部から構成される電池（あるいは単セル）が開示される。電池の芯部を１個だけ有する電池について説明することに注意されたい。もっとも、当業者であれば、複数個の電池を組み合わせて、電池の出力を増大させることができる。以下に説明される全ての特徴および／または解決手段は、外殻内に複数個の電池の芯部を備える場合にも十分に当て嵌まる。電池のカバーアッセンブリーについては、第１の実施形態で詳細に説明した。前記電池のカバーアッセンブリーは、カバー板７と、中空リベット８と、シール材９と、電極端子２から構成される。前記電池の芯部と電解液は、前記電池の外殻と前記電池のカバーアッセンブリーによって形成される封入空間内に封入される。前記電池の芯部は、電極端子２に電気的に接続され、電池には、正極端子と負極端子が備えられる。カバー板７には、貫通穴が形成される。電極端子２は、貫通穴を貫通して外部に突出し、それぞれ正極と負極として機能する。中空リベット８とシール材９は、シール構造体をなすように設けられる。電極端子２は、前記シール構造体でシールされる。シール材９は、中空リベット８内に配置され、電極端子２はシール材９を貫通する。中空リベット８は、電極端子２をシールするためにシール材９を保持する。シール材９は、中空リベット８の上部よりさらに上に延びて、中空リベット８の上部を包み込んで、フランジ構造体９０を形成する。
本実施形態で記載しているカバー板７、電極端子２およびシール構造体によって、第１の実施形態に係る電池のカバーアッセンブリーが形成される。
電池の芯部は、正極板、セパレータおよび負極板から構成される。電池の芯部は、製造方法の違いによって、コイル型と積層型に分けられる。コイル型の電池の芯部とは、正極板、セパレータおよび負極板をコイル状に巻くことによって形成されるものである。正極タブと負極タブは、それぞれ正極板と負極板から得られる。ここで開示されたタブは、電池１の外部に突出していて、電極として機能する。該タブは、電極端子２、すなわち正負極と呼ばれる。積層型の電池の芯部とは、複数個の正極板、セパレータ、負極板およびセパレータの順に重ねて製造されるものである。正極タブは各正極板から得られ、負極タブは各負極板から得られる。したがって、複数個の正極タブは、電池の正極端子として機能する正極リードタブに接続され、複数個の負極タブは、電池の負極端子として機能する負極リードタブに接続される。正極リードタブは正極端子であり、負極リードタブは負極端子である。接続には溶接が使用でき、溶接には、超音波溶接、冷間圧接、レーザー溶接、ブレージング、フラッシュバット溶接、摩擦溶接または抵抗溶接などを使用することができる。
正極板、セパレータ、電池の芯部および負極板の製造方法は当業者に公知であるので、煩雑さを避けるために、ここでは詳細な説明を省略する。
電池の外殻は、一般に鋼鉄またはアルミニウムから形成される。要求に応じて素材を選ぶことができる。カバー板７も金属材料から形成されてもよい。本実施例では、カバー板７はステンレス鋼から形成される。
本発明の一実施形態では、正極端子と負極端子を、電池の同じ面から取り出すことができる。例えば、両端子を、電池１の上端部から取り出すことができる。図２に示すように、両端子を、電池１の同じ面から取り出すことができる。この場合、１個のカバー板７が必要とされ、２個の電極端子２がカバー板７を貫通する。また、端子を、電池の２面から取り出すこともできる。この場合、２個のカバー板７が必要とされ、電池の外殻の各端部に設置される。正極端子と負極端子は、両端から取り出され、２個のカバー板７はそれぞれ、電池の外殻に溶接される。
図４に示すように、シール構造体をなすシール材９は、注入成形により形成される。シール物質には、プラスチックを用いることができる。これらに限られる訳ではないが、前記プラスチックは、例えば、ＰＦＡ（注入剤グレードのペルフルオロアルキル共重合体）、ＰＥＳ（ポリ（オキシフェニレンスルホン））、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、変性ＰＰ（変性ポリプロピレン）などの中から選ぶことができる。また、シール物質にゴムを選ぶこともできる。これに限定される訳ではないが、前記ゴムには、例えば、エチレンプロピレンジエン共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅｍｉｓｃｈｐｏｌｙｍｅｒｅ）が選ばれる。また、シール物質には樹脂を選ぶこともできる。これらに限定される訳ではないが、前記樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール変性エポキシ樹脂などの中から選ばれる。また、シール物質には接着剤を選んでもよい。これらに限定される訳ではないが、前記接着剤は、例えば、二成分系のエポキシ樹脂、ホットメルト接着剤などの中から選ばれる。シール物質は、絶縁性、電解抵抗性およびフッ化水素酸耐性を有する必要があり、銅、アルミニウム、ステンレス鋼に接着できる。本発明の一実施形態では、シール物質はＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）であってもよい。
中空リベット８は中空構造をなす。本実施形態では、中空リベット８は、ステンレス鋼から形成される。本発明の一実施形態では、補強リブ１０が中空リベット８に形成されて、強度を高めている。
注入成形の際は、中空リベット８を鋳型の内部に配置し、次に、端子２を中空リベット８に貫通させ、注入成形を行って、図４に示すシール構造体が形成される。前記鋳型によれば、フランジ構造体９０を形成することができ、フランジ構造体９０は、注入されたシール物質の一部でもって中空リベットを包み込んでいる。異材料間に生じる結合力および固着力によって、並びに、中空リベットをシール物質で包み込む構造によって、所定の圧力の下における気密性と透水性が改善される。従来の機械的シール法に比べると、上記構造によれば、シールの信頼性が改善される。リベットを覆うフランジ構造体９０を備えるので、電池が外力を受けて電極端子２が歪んでも、露出したシール物質によって、電極端子とリベット８の間の短絡は防止される。このようにして、電池の安全性能が改善される。
注入成形後に、中空リベット８はカバー板７に溶接される。
あるいは上記手順に代えて、リベットをカバー板７に溶接して、カバー板７とリベットとを溶接した構造体を、注入成形用の鋳型に挿入する。注入成形されると、フランジ構造体９０がリベットの上に形成され、カバー板７の下方のセパレータリング９１をカバー板７に一体に注入成形することができる。この場合、製造プロセスは簡単であり、シール漏れの可能性を低減できる。注入後に溶接する場合に比べて、製造プロセスが簡略化され、リベットをカバー板に溶接する際に生じる熱に起因するシール物質の損傷が防止される。
電池の安全性能を確保するために、温度保護部品あるいは温度保護装置、安全穴を電池１に備えてもよい。これらは本願発明の技術分野において周知なので、ここでは詳細な説明を省略する。
電池の製造方法は、以下のステップ、つまり、電極電池のカバーアッセンブリー、電池の芯部および電池の外殻を形成するステップ、電池の芯部を電池の外殻内に配置し、電極端子のカバー板の下方にある端部を電池の芯部に接続するステップ、電池のカバーアッセンブリーを電池の外殻に溶接し、封入空間を形成するステップ、封入空間の内側に電池の芯部を配置するステップ、および封入空間内に電解液を注入するステップからなる。
以下に、製造方法の詳細について説明する。
電池の芯部は以下のようにして作成される。正極物質と負極物質を作成し、正極物質をアルミニウム箔に塗布して正極板を形成し、負極物質を銅箔に塗布して負極板を形成する。適切な長さと幅になるように製造されたセパレータをコイル状に巻いて、あるいはセパレータを積層して電池の芯部を構成する。前記工程は本願発明の技術分野において周知なので、ここでは詳細な説明を省略する。
電池の外殻は従来と同様に作成することができる。例えば、打ち抜き成形されてもよいし、購入されてもよい。
次に、電池の芯部を電池の外殻に挿入し、電極端子２のカバー板７の下方にある端部を、電池の芯部に溶接して接続する。溶接法には、超音波溶接、冷間圧接、レーザー溶接、ブレージング、フラッシュバット溶接、摩擦溶接などを用いることができる。本発明の一実施形態では、冷間圧接が選ばれる。
次に、電池の外殻と電池のカバーアッセンブリーが溶接されて一体にされ、電池のカバーアッセンブリーと一体に組み立てられた電池の外殻の封入空間に、電解液が注入される。
このようにして、電池が形成される。その後、電池は包装等が施されるが、このことは当該技術分野において周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
さて、本発明の一実施形態においては、シール物質を中空リベット８に注入する前に、電極端子２、カバー板７および中空リベットは粗面処理される。粗面処理とは、加工品の接触表面を粗く処理することであり、シール物質と、電極端子２、中空リベットおよびカバー板７の間の接続を改善して、優れたシール効果を実現することを目的としている。
本発明の一実施形態では、注入成形後に、電極端子２、カバー板７および中空リベットがシール材９と接触する面に接着剤を注入する。この場合、結合力が高められ、所定の圧力下における気密性と透水性を改善できる。この手段によって、シールの信頼性が改善される。
本発明の一実施形態では、中空リベット８を作成する際に、補強リブ１０を中空リベット８に形成して、強度を高めてもよい。
本発明の一実施形態では、電池の形成方法は、電極端子２に構造体１１を形成して、シール材９に対する結合力を高めるステップをさらに有する。構造体１１は、電極端子２の表面に等間隔に配置され、電極端子２の断面を貫いている。構造体１１は、どのような形状および大きさであってもよい。例えば、本発明の一実施形態では、前記形状は、円形、矩形または菱形であってもよい。
（第３の実施形態）
本実施形態では、主に電池パックについて説明する。第２の実施形態で作成された電池１は、所望の電池パックを製造するのに要求される電流出力と電圧に応じて、並列、直列、あるいは並列と直列を組み合わせて互いに接続される。
本実施形態では、主に電池パックについて説明する。第２の実施形態で作成された電池１は、所望の電池パックを製造するのに要求される電流出力と電圧に応じて、並列、直列、あるいは並列と直列を組み合わせて互いに接続される。
電池１の並列接続あるいは直列接続は、電池１の電極端子２を選択された方式あるいは要求された方式で接続してなされる。図２に示すように、電池１は互いに直列に接続される。つまり、電池１の電極端子２は、隣接する電池１の極性が異なる電極端子２に接続される。他方の電極端子２は、これとは別の隣接する電池１の極性が異なる電極端子２に接続される。これに限定される訳ではないが、電池１の直列接続方法は、一方の電池１の負極端子２３を隣接する電池１の正極端子２２に接続して、あるいは、一方の電池１の正極端子２２を隣接する電池１の負極端子２３に接続して行う。この方法によれば、隣接する２個の電池１の極性が異なる電極端子２の対を溶接して一体にする。その結果、電池パックの両端にある２個の電池１はそれぞれ、他の電極端子２に接続されていない電極端子２を１個ずつ備え、その残った２個の電極端子２は互いに逆の極性を有し、電池パックの正極端子と負極端子として機能する。
複数個の電極端子２は一体に結合され、その薄板状の電極端子２は結合され、それらの間には所定の結合力が作用する。本発明の一実施形態では、薄板状の電極端子２は、一体に溶接される。溶接には、超音波溶接、冷間圧接、レーザー溶接、ブレージング、フラッシュバット溶接、摩擦溶接または抵抗溶接などを使用できる。本発明の一実施形態では、冷間圧接が選ばれる。冷間圧接の場合、溶接するのに十分な大きさの静圧を与えても、溶接中の熱放出は少なく、振動と相対変位はほとんど生じない。
（第４の実施形態）
図６に示すように、本発明の一実施形態では、絶縁性のカバー板保護材３をさらにカバー板７に備える。カバー板保護材３によって、電極端子２はカバー板７から分離されて絶縁される。
図６に示すように、本発明の一実施形態では、絶縁性のカバー板保護材３をさらにカバー板７に備える。カバー板保護材３によって、電極端子２はカバー板７から分離されて絶縁される。
カバー板保護材３は、絶縁性、耐溶媒性および難燃性を備える物質、例えば、プラスチック、ゴムまたは樹脂から製造できる。プラスチックの場合、これらに限定される訳ではないが、ＰＦＡ（注入剤クレードのペルフルオロアルキル共重合体）、ＰＥＳ（ポリ（オキシフェニレンスルホン））、変性ＰＰ（変性ポリプロピレン）などの中から選ばれる。ゴムの場合、これに限定される訳ではないが、エチレンプロピレンジエン共重合体（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｄｉｅｎｅｍｉｓｃｈｐｏｌｙｍｅｒｅ）が選ばれる。樹脂の場合、これらに限定される訳ではないが、エポキシ樹脂、フェノール変性エポキシ樹脂などの中から選ばれる。本発明の一実施形態では、カバー板保護材３は、ゴムから製造される。
図７および図８に示すように、カバー板保護材３には開口３０が形成されるので、電極端子２を開口３０から引き出すことができる。カバー板に、電極の符号を付してもよい。例えば、図７および図８には負極の符号３１が付されている。
カバー板保護材３は、一体構造あるいは別体構造のいずれであってもよい。カバー板保護材３の形状は、電池のカバーアッセンブリーに合わせられ、別体構造の場合、開口３０は２分割される。図７に一体型のカバー板保護材を示す。
別体構造は、噛み合わせ構造をなしている。カバー板は２つの部分に分かれる。例えば、カバー板の一方の部分は雄部３３であり、他方の部分は雌部３４である。雄部と雌部は、三角構造、台形構造、矩形構造または「Ｕ字」構造など噛み合わせ可能な何らかの構造にすることができる。例えば、図８に示すように、雄部３３と雌部３４は、噛み合わせ可能な台形状になっている。噛み合わせると、二つの部分は図９に示すようになる。例えば、図１０に示すように、雄部３３と雌部３４は、噛み合わせ可能な矩形状をなしてもよい。図１１に示すように、雄部３３と雌部３４は、噛み合わせ可能なＵ字状をなしてもよい。噛み合わせ構造は、別体の部品を分離したり固定したりするのに有利であり、接続を強固にできる。この構造は、電池の組立にも適している。
電池１から露出する電極端子２は湾曲構造をなし、所定の硬度を有する。この場合、別の電池に結合されるとよい。カバー板保護材３は別体構造をなし、カバー板保護材３上の穴は二つの部分に分かれる。突出タブは、保護材によって２つの面で保持されるので、電極端子の湾曲構造がバイパスされる。そのため、カバー板保護材の開口３０から突出タブを引き出す煩わしさが軽減される。
図７および図８に示すように、カバー板保護材３には排気口３２が形成され、安全穴が空いている間に圧を放出する。外力に起因する衝撃から安全穴を保護するために、本発明の一実施形態では、排気口はフェンス構造をなしてもよい。
フランジ５はカバー板７の端部に形成されてもよい。電池１は絶縁性の粘着紙で覆う必要があり、また、該絶縁性の粘着紙は、カバー板保護材３を覆わないようにして、カバー板の端部のボス５の側部と上部を覆う必要があるが、ボスの角部が絶縁性の粘着紙を貫いて、電池の安全性能に関わる問題が生じることがある。本実施形態では、カバー板保護材の端部を複数段に形成して、カバー板保護材の全体でカバー板７を覆うことができる。そのため、フランジ５の側部を覆うことだけが、該絶縁性の粘着紙に要求されるので、フランジ５の角部が該絶縁性の粘着紙を貫くことを防ぐことができ、電池はより安全になる。
本発明の一実施形態では、カバー板７から露出する電極端子２に、溝４を備えてもよい。溝４は、電池の安全性能を維持するために、外力が加わると破損するようになっている。
溝４は、当該技術分野において公知の何れかの方法あるいは打ち抜き加工によって形成できる。溝４の深さは、電極端子の厚さの約１０％〜９５％である。溝４の幅は、電極端子２の幅の約５０％〜５００％である。電極端子上に１または複数個の溝を備えることもできる。
電極端子２の厚さは、電池の種類や製造上の要求に応じて決められる。本発明の一実施形態によれば、電極端子２の厚さは、約０．２〜２０ｍｍであり、本発明の一実施形態では、約２．５ｍｍである。
電極端子２は、当該技術分野において公知の何らかの導電物質、例えば、純粋な銅または純粋なアルミニウムから製造できる。前記導電物質は、電池の規格によって決めることもできる。電極端子２が純粋な銅から形成される場合、溝４の深さは、電極端子２の厚さの５０％〜９０％にすることができ、溝４の幅は、溝４の深さの１００％〜５００％にすることができる。電極端子２がアルミニウムの場合、溝の深さは電極端子２の厚さの約３０〜８０％であり、溝の幅は溝の深さの約１００％〜３００％である。
本発明の一実施形態では、柔軟性と導電性と所定の結合力を有するフィラーを、溝の内部に充填することもできる。前記フィラーには、スズ、導電性プラスチック、導電性ゴムなどを選ぶことができる。
本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明に変形および修正がなされることは、当業者にとって明白である。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるべきでなく、修正例および他の実施形態を、添付の請求項の範囲内に含むことを意図していることを理解されたい。本明細書では、特定の用語が用いられているが、これらは、一般的かつ記述された意味で用いられているだけであって、限定することを意図したものではない。
本願は、以下の出願についての優先権の利益を主張する。
１）２００８年１１月１４日出願の中国特許出願第２００８１０１８１８１８．２号
２）２００８年８月２７日出願の中国特許出願第２００８１０１４２０８２．８号
３）２００８年１２月２４日出願の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７３６７８
４）２００８年１２月２２日出願の米国特許出願第１２／３４１７０４号
上記で列挙した特許出願は、その全体がここに参照されて包含される。
１）２００８年１１月１４日出願の中国特許出願第２００８１０１８１８１８．２号
２）２００８年８月２７日出願の中国特許出願第２００８１０１４２０８２．８号
３）２００８年１２月２４日出願の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＮ２００８／０７３６７８
４）２００８年１２月２２日出願の米国特許出願第１２／３４１７０４号
上記で列挙した特許出願は、その全体がここに参照されて包含される。
Claims (30)
- 少なくとも１個の貫通穴を有するカバー板と、
前記カバー板に配置され、中空部を有し、前記中空部がシール材を配置する前記少なくとも１個の貫通穴のそれぞれと連結される少なくとも１個の中空リベットと、
前記中空リベットを貫通して前記シール材に埋め込まれる電極端子と、から構成される電池のカバーアッセンブリーにおいて、
前記シール材は、前記中空リベットの上部よりさらに上に延びて、前記中空リベットの上部を包み込む、
電池のカバーアッセンブリー。 - 前記電極端子は、薄板状をなす、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記少なくとも１個の中空リベットと前記カバー板は一体に形成される、
請求項２に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記シール材と前記電極端子の接触表面に接着剤が塗布されている、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記シール材は、注入成形によって、前記中空リベットの内部に形成される、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記少なくとも１個の中空リベットに補強リブが形成されている、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 各電極端子は、前記シール材に対する前記電極端子の結合力を増す構造体を有している、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記少なくとも１個のシール材は、前記カバー板の各貫通穴を貫通し、前記カバー板の下部表面の下方にセパレータリングを形成する、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記シール材は、絶縁性、電解液抵抗性、フッ化水素酸耐性を有し、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼に結合可能な材料から形成される、
請求応１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記カバー板と前記電極端子を保護する絶縁性のカバー板保護材をさらに有して、
前記電極端子を前記カバー板から絶縁する、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記カバー板保護材は分割されて、前記分割されたカバー板保護材は、互いに噛み合わされる構造をなす、
請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記中空リベットの外部にある前記電極端子には溝が形成され、
前記溝は前記電極端子の横方向に延びている、
請求項１または１０または１１に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 前記溝に、柔軟性と導電性と所定の結合力を有するフィラーが充填される、
請求項１２に記載の電池のカバーアッセンブリー。 - 電池の外殻と、
少なくとも１個の請求項１に記載の電池のカバーアッセンブリーと、
前記電池の外殻および前記少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリーによって形成された封入空間に封入される少なくとも１個の電池の芯部および電解液と、から構成される電池であって、
正極端子と負極端子は少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリーから引き出されて、前記少なくとも１個の電池の芯部の正極と負極にそれぞれ電気的に接続される、
電池。 - 前記電池の外殻は、１個の開口端が形成された直方体形状をなし、
前記電池のカバーアッセンブリーは、２個の電極端子を有し、前記電池の外殻の前記開口端に合わせてシールされ、
前記２個の電極端子は、前記電池のカバーアッセンブリーから突出して、前記電池の正極と負極として機能する、
請求項１４に記載の電池。 - 前記電池の外殻は、２個の開口端が形成された直方体形状をなし、
２個の電池のカバー板部材は、前記２個の開口端でシールされ、
前記正極端子と前記負極端子は、前記２個の電池のカバーアッセンブリーの両端からそれぞれ引き出される
請求項１４に記載の電池。 - 請求項１４に記載の電池を複数個有し、
前記電池は、電極端子を介して直列および／または並列に接続される、
電池パック。 - １）少なくとも１個の貫通穴を有するカバー板を形成するステップと、
２）前記貫通穴を介して、中空リベットを前記カバー板に溶接し、前記中空リベットの中空部と前記貫通穴を連結するステップと、
３）電極端子を前記貫通穴に貫通させ、前記中空リベットと前記カバー板の前記貫通穴にシール物質を注入し、シール材が前記中空リベットの上部からさらに上に延びて、前記中空リベットの上部を包み込むように、前記中空リベットと前記カバー板の内側にシール材を形成するステップと、からなる、
電極電池のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 薄板状をなすように前記電極端子を形成し、
前記シール物質を前記中空リベットと前記カバー板の前記貫通穴に注入する前に、前記電極端子、前記電池のカバーアッセンブリーおよび前記中空リベットを粗面処理する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 注入成形後に、前記シール材と前記電極端子の接触表面の間に、接着剤を注入する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 前記中空リベットに補強リブを形成するステップをさらに有する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 前記電極上に、前記シール材に対する結合力を増す構造体を形成するステップをさらに有する、
請求項２１に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 注入成形中に、前記カバー板の下部表面の下方にセパレータリングを形成するステップをさらに有する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 絶縁性のカバー板保護材を形成して、該カバー板保護材で前記中空リベットと前記カバー板を覆い、前記電極端子を前記カバー板から隔離し絶縁するステップをさらに有する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 前記カバー板保護材は分割され、前記分割されたカバー板保護材は互いに噛み合わせ可能に構成されている、
請求項２４に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 前記中空リベットの外部において、前記電極端子の表面上に、前記電極端子の横方向に延びるように溝を形成するステップをさらに有する、
請求項１８に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - 前記溝に、柔軟性と導電性と所定の結合力を有するフィラーを充填するステップをさらに有する、
請求項２６に記載のカバーアッセンブリーの形成方法。 - ａ）請求項１８に記載の少なくとも１個の電池のカバーアッセンブリー、少なくとも１個の電池の芯部および電池の外殻を準備するステップと、
ｂ）前記少なくとも１個の電池の芯部を前記電池の外殻内に配置し、前記電極端子と前記少なくとも１個の電池の芯部を電気的に接続するステップと、
ｃ）前記電池のカバーアッセンブリーと前記電池の外殻を結合して封入空間を形成し、前記封入空間に電解液を注入するステップと、からなる、
電池の製造方法。 - 請求項２８に記載の方法で製造された電池を複数個準備し、前記電池を直列および／または並列で電気的に接続するするステップからなる、
電池パックの形成方法。 - １個の貫通穴を有する１個のカバー板と、
前記１個のカバー板に配置され、中空部を有し、前記中空部が前記貫通穴と連結される１個の中空リベットと、
前記１個の中空リベット内に配置される１個のシール材と、
前記１個の中空リベットを貫通して前記１個のシール材に埋め込まれる１個の電極端子と、から構成される電池のカバーアッセンブリーにおいて、
前記シール材は、前記中空リベットの上部よりさらに上に延びて、前記中空リベットの上部を包み込む、
電池のカバーアッセンブリー。
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