JP2013054964A - 密閉型電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケース本体21と蓋体22との合わせ目25が蓋体22の外面22A側にあり、その合わせ目25がレーザ溶接された密閉型電池10が提供される。電池10の電極体に接続された端子40は、蓋体22の貫通孔から外部に引き出され、外側樹脂部材60によって蓋体外面22Aと隔てられている。合わせ目(溶接部)25と外側樹脂部材60との間は遮蔽部26により遮られている。遮蔽部26の上端の高さは、溶接部25と外側樹脂部材60の上端とを結ぶ直線の高さ以上である。
【選択図】図2
Description
外装ケース20は、上記扁平直方体形状における幅狭面の一つが開口部21Aとなっている箱形(すなわち有底四角筒状)のケース本体21と、その開口部を塞ぐ蓋体22とを備える。詳しくは、本体21の開口部21Aに蓋体22が嵌め込まれ、蓋体22の外面22Aの外縁と開口部21A周囲の本体21との合わせ目25をレーザ溶接することにより蓋体22が本体21に固定されている。かかるレーザ溶接は、図2,3に示すように、蓋体外面22Aに対して非平行な方向(すなわち外面22Aと交差する方向、典型的には合わせ目25の上方(図2,3の上方))からレーザ光を照射することにより行われる。エネルギー効率等の観点から、レーザ照射方向と蓋体外面22Aとのなす角θは、典型的には60度〜120度程度であり、通常は75度〜105度(例えば80度〜100度)程度とすることが適当である。
捲回電極体30は、ケース本体21に、軸が横倒しとなる姿勢(すなわち、上記開口部が捲回軸に対して横方向に位置する向き)で収容されている。その電極体30の捲回軸両端には正極端子40および負極端子80がそれぞれ接続されている。これらの電極端子40,80は、端子引出孔242,244をそれぞれ貫通して、外装ケース20の内部から外部に引き出されている。すなわち、本実施形態では、正負の電極端子40,80が、扁平な角形の外装ケース20の幅狭面の一つ(端子引出面)を形成する蓋体22から外部に引き出されている。正極端子40は、図1、2、6に示すように、主としてケース20の内側に位置する正極内部端子420と、主としてケース20の外側に位置する正極外部端子460とが接続された構成を有する。負極端子80もまた、正極側と概ね同形状に形成された負極内部端子820と負極外部端子860とが接続された構成を有する(図1参照)。
正極シートはみ出し部分32Aには、正極内部端子420の下端422Aが、例えば超音波溶接により接続されている。この内部端子420は、下端422Aから蓋体22に対して略垂直に延びる板状(帯状)の第一リード部422と、第一リード部の上端に続いて形成され該上端から略直角に(図2では図の手前から奥側に)曲がって蓋体22の内面と略平行に広がる板状の第二リード部424と、第二リード部の板面中央部から電池の外方向に略垂直に延びる突出部426とを備える。本実施形態における突出部426はリベット部として構成されており、端子引出孔242および外部端子460の貫通孔(リベット孔)462Aに上記リベット部(例えば略円筒形状)を貫通させてリベッティングすることにより、内部端子420と外部端子460とが接続(締結)されている。正極側の内部端子420および外部端子460の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的にはアルミニウムが用いられる。本実施形態の正極内部端子420および正極外部端子460はアルミニウム製である。
以下、内側樹脂部材50の構成および機能を詳しく説明する。この内側樹脂部材50は、内部端子420の突出部426を挿通させる開口522が設けられた取付部520を有する。取付部520は、開口522を囲む部分が蓋体22と第二リード部424との間に挟み込まれて圧縮されることにより、内部端子420(第二リード部424)と蓋体22とを絶縁するとともに、端子引出孔242をシールするように構成されている。取付部520の下面(電極体側の面)には、内部端子420の第二リード部424を下方(すなわちケースの内方)から受け入れ可能な窪み524が形成されている。この窪み524は、第二リード部424の下端面が窪み524の内側に収まるように形成されている。これにより、電極体30の外周が第二リード部424(特にその外縁、すなわちエッジ部分)に直接接触し難くなり、該接触に起因して電極体30が損傷する事態を回避することができる。また、第二リード部424の外縁が窪み524の外周壁で覆われることにより、内部端子420(第二リード部424)とケース本体21との絶縁をより確実に行うことができる。
次いで、外側樹脂部材60の構成および機能を詳しく説明する。図2〜6によく示されるように、外側樹脂部材60は、端子引出孔242を囲む蓋体22の壁面と外部端子の第一接続部462との間に挟まれる取付部620と、外部端子の第二接続部464と蓋体22との間に延びる延長部640とを有する。取付部620は、端子引出孔242に外側から挿入されてリベット部426と蓋体22との直接接触を阻む(絶縁する)筒部622と、筒部622に続いて形成され蓋体22の外面に沿って広がる皿部624とを有する。この皿部624の窪みに合わせて外部端子の第一接続部462が配置されている。
本実施形態に係る電池10は、上述のように、外側樹脂部材60を三方向から囲む第一壁部26A、第二壁部26B、および第三壁部26Cからなる遮蔽部26を備える。図4によく示されるように、第一壁部26Aは、外側樹脂部材60の幅と略同等またはそれより若干長い範囲に形成され得る。本実施形態に係る第一壁部26Aは、外側樹脂部材60の幅の両側にそれぞれ約0.5mmはみ出す範囲に形成されている。第二壁部26Bおよび第三壁部26Cは、外側樹脂部材60の長さと略同等またはそれより長い範囲に形成され得る。本実施形態に係る第二壁部26Bおよび第三壁部Cは、いずれも、外側樹脂部材60の長さから第一壁部A側に約0.5mm、その反対側(蓋体の長手方向中央側)に約1mmはみ出す範囲に形成されている。
本実施形態の電池10における負極側の構造(負極端子80の外形およびその引出構造等)は、負極端子80の材質を除いては正極側と概ね同様である。すなわち、電極体30の負極シートはみ出し部分34Aには、負極端子80の一端が、例えば抵抗溶接により接続されている。この負極端子80は、正極内部端子420と概ね同じ形状に形成された負極内部端子820と負極外部端子860とを備え、内部端子820の突出部(リベット部)を外部端子860の第一接続部にリベッティングすることにより端子820,860が接続されている。上記リベッティングは、正極側と同様に、端子820,860の間に内側樹脂部材50、蓋体22および外側樹脂部材60を挟んで行われる。外部端子860は、第一接続部と第二接続部とを有する階段状に形成されている。その第二接続部に設けられたボルト挿通孔にはボルト670が下から上に装着されており、その脚部674に外部接続用の接続部材112を連結(固定)し得るように構成されている。負極側の内部端子820および外部端子860の構成材料としては導電性のよい金属材料が好ましく、典型的には銅が用いられる。本実施形態の負極内部端子820および負極外部端子860は銅製である。内側樹脂部材50、外側樹脂部材60の材質や形状は正極側と同じである。
かかる構成のリチウムイオン二次電池10は、例えば概ね以下の手順で好適に製造(構築)することができる。すなわち、上述した構成の蓋体22を用意し、その内側面に内側樹脂部材50を、外側面に外側樹脂部材60および正極外部端子460をセットする。このとき、外側樹脂部材60のボルト受け穴642にボルト670の頭部672を収容し、その上から外部端子460を配置するようにする。正極内部端子420の突出部426を端子引出孔424、外側樹脂部材60および外部端子460に通して外方に突出させ、その突出部をリベッティングすることにより、蓋体22の端子引出孔424に正極端子40を取り付ける。正極側と同様にして、蓋体22の端子引出孔244に負極端子80を取り付ける。このようにして、両電極端子40,80と蓋体22とが一体化された蓋体−端子アセンブリを得る。
次に、かかる構成のリチウムイオン二次電池10を単電池とし、該単電池を複数備えてなる組電池の一構成例を説明する。図8,9に示すように、この組電池100は、複数個(典型的には10個以上、好ましくは10〜30個程度、例えば20個)のリチウムイオン二次電池(単電池)10を、それぞれの正極端子40および負極端子80が交互に配置されるように一つづつ反転させつつ、ケース20の幅広な面が対向する方向(積層方向)に配列されている。当該配列された単電池10間には、所定形状の冷却板(図示せず)が挟み込まれている。この冷却板は、使用時に各単電池10内で発生する熱を効率よく放散させるための放熱部材として機能するものであって、単電池10間に冷却用流体(典型的には空気)を導入可能な形状(例えば、長方形状の冷却板の一辺から垂直に延びて対向する辺に至る複数の平行な溝が表面に設けられた形状)を有する。熱伝導性の良い金属製もしくは軽量で硬質なポリプロピレンその他の合成樹脂製の冷却板が好適である。
10 リチウムイオン二次電池(密閉型電池)
20 外装ケース
21 ケース本体
22 蓋体(端子引出面)
22A 外面
242,244 貫通孔(端子引出孔)
25 合わせ目(溶接部)
26,126 遮蔽部
26A 第一壁部
26B 第二壁部
26C 第三壁部
30 捲回電極体(電極体)
40 正極端子(端子)
420 正極内部端子
426 突出部(リベット部)
460 正極外部端子
462 第一接続部
464 第二接続部(外側端部)
464A ボルト挿通孔
50 内側樹脂部材
60 外側樹脂部材
620 取付部
622 筒部
624 皿部
640 延長部
642 ボルト受け穴
670 ボルト
672 頭部
674 脚部
80 負極端子(端子)
100 組電池
112 接続部材(バスバー)
Claims (7)
- 密閉型電池であって:
開口部を有するケース本体;
前記ケース本体に収容された電極体;
前記ケース本体の開口部に固定されており、貫通孔を有する蓋体;
前記電極体に電気的に接続されており、前記蓋体の貫通孔を通って前記電池の外部に引き出された端子;および、
前記端子と前記蓋体の外面とを隔てる外側樹脂部材;
を備え、
前記蓋体と前記ケース本体との合わせ目は前記蓋体の外面側にあり、該合わせ目はレーザ溶接されており、
前記合わせ目と前記外側樹脂部材との間を遮る遮蔽部をさらに備え、
前記遮蔽部の上端の高さは、前記合わせ目と前記外側樹脂部材の上端とを結ぶ直線の高さ以上である、電池。 - 前記電極体に接続された端子が前記外側樹脂部材を介して前記蓋体と一体化された蓋体ユニットを作製し、該蓋体ユニットを構成する蓋体外面の外縁と前記ケース本体との合わせ目をレーザ溶接してなる、請求項1に記載の電池。
- 前記遮蔽部は、前記蓋体と一体にプレス成形により形成されている、請求項1または2に記載の電池。
- 前記ケース本体および前記蓋体は、扁平な角型の外装ケースを形成しており、
前記蓋体は、前記外装ケースの幅狭面の一つを構成している、請求項1から3のいずれか一項に記載の電池。 - 前記外側樹脂部材は前記蓋体の長手方向端部に配置されており、
前記遮蔽部は、前記蓋体と一体に、該蓋体の両方の長辺および一方の短辺に沿う三方向から前記外側樹脂部材を囲むように設けられており、かつ前記一方の短辺に沿う部分は、前記両方の長辺に沿う部分とは不連続に形成されている、請求項4に記載の電池。 - 前記電池は、頭部と脚部とを有するボルトであって前記端子の外側端部に設けられたボルト挿通孔に前記脚部を挿通させて配置されたボルトをさらに備え、
前記外側樹脂部材は、前記貫通孔を囲む蓋体外面と前記端子との間に挟まれる取付部と、前記端子の外側端部に沿って延びる延長部とを有し、
前記外側樹脂部材の延長部には、前記ボルトの前記頭部を受け入れ且つ該ボルトの回転を制限するボルト受け穴が形成されており、
前記遮蔽部は、前記外側樹脂部材が前記ボルトとともに回転することを阻止し得るように設けられている、請求項1から5のいずれか一項に記載の電池。 - 請求項6に記載の電池を単電池とする組電池であって、
複数の前記単電池と、
それらの単電池の端子間を接続する接続部材とを備え、
前記接続部材は、該接続部材のボルト挿通孔に前記ボルトの脚部を通してナットを締め付けることにより前記端子の外側端部に締結されている、組電池。
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