JP2014078521A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池ケースから電極端子が突出している電池に関する。 The present invention relates to a battery in which electrode terminals protrude from a battery case.
モータの駆動時や電池を急速に充電したいときなど、電池から大きな電流を充放電したい場合、電極端子からの集電抵抗を低減するためにケーブルあるいは接続板など(以下、総称して「接続板等」と称する)と電極端子との接触を充分なものとする必要がある。そこで従来電極端子にねじ加工を施してナットを締め付けることでナット,ワッシャを介して接続板等に通電していた。しかしナットは電極端子の周囲に設けられたねじ山に螺合されてねじ部で集電接触を行うため接触抵抗が安定しない問題がある。 When you want to charge or discharge a large current from the battery, such as when driving a motor or charging the battery quickly, in order to reduce the current collection resistance from the electrode terminals, cables or connection plates (hereinafter collectively referred to as “connection plates”) It is necessary to make sufficient contact between the electrode terminal and the electrode terminal. Therefore, conventional electrode terminals are threaded and tightened with nuts to energize the connection plates and the like through the nuts and washers. However, there is a problem that the contact resistance is not stable because the nut is screwed into a screw thread provided around the electrode terminal and makes a current collecting contact at the screw portion.
そこで、電極端子のねじ加工を端子高さの途中までとし、ねじ加工を施していない側面上部を平面加工して接続板等を取付ける方法が行われている。この場合、接触面積を十分に確保するためには、電極端子の柱状部の径を大きくすることで接続板等の接触面積を大きくすることが可能であるが、発電要素の集電板に接続された電極端子は、電池ケース(蓋)に設けた端子用孔に貫通させて組み立てる必要があるため、電極端子の柱状部の径を大きくするには制約が生じる。 In view of this, a method is employed in which the electrode terminal is threaded to the middle of the terminal height, and the upper surface of the side surface that is not threaded is planarized to attach a connection plate or the like. In this case, in order to ensure a sufficient contact area, it is possible to increase the contact area of the connecting plate etc. by increasing the diameter of the columnar part of the electrode terminal, but it is connected to the current collector plate of the power generating element. Since it is necessary to assemble the electrode terminal that has been passed through a terminal hole provided in the battery case (lid), there is a restriction in increasing the diameter of the columnar portion of the electrode terminal.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、電極端子に接続板等を接続する場合の接触面積を大きく、また抵抗を安定化することができ、もって大電流を充放電することが可能な電池を提供することを一の目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can increase the contact area when connecting a connection plate or the like to an electrode terminal, stabilize the resistance, and can charge and discharge a large current. One object is to provide a simple battery.
電池ケース内で発電要素と集電板によって接続された電極端子が電池ケースに設けられた孔から突出している電池において、
電極端子は、突出方向に連続する柱状部と、電池ケースの外側に突出している柱状部の先端部に溶接によって接続された板状部であって、その平面方向が突出方向と直交し且つ断面積が柱状部の断面積よりも大きい板状部と、を有し、
板状部の突出方向側の面における柱状部の先端部と突出方向で重なる位置に凹部が形成され、柱状部と板状部との溶接部位が凹部の領域内にあることを特徴とする。
In the battery in which the electrode terminal connected by the power generation element and the current collector in the battery case protrudes from the hole provided in the battery case,
The electrode terminal is a plate-like portion that is connected by welding to a columnar portion that is continuous in the protruding direction, and a tip portion of the columnar portion that protrudes to the outside of the battery case, and whose planar direction is perpendicular to the protruding direction and is disconnected. A plate-like portion having an area larger than the cross-sectional area of the columnar portion;
A concave portion is formed at a position overlapping the leading end portion of the columnar portion in the protruding direction on the surface on the protruding direction side of the plate-like portion, and a welded portion between the columnar portion and the plate-like portion is in the region of the concave portion.
かかる構成によれば、電極端子の頭部(突出方向側の先端部)を幅広とすることができ、電極端子に接続板等を取り付ける際に接続板等と接触面積を十分に確保することができる。このため、電極端子を通じて外部から大電流を発電要素に供給し、又は発電要素から大電流を外部に放出させることができ、その結果、電池の急速充放電が可能となる。 According to such a configuration, the head of the electrode terminal (tip portion on the protruding direction side) can be widened, and a sufficient contact area with the connection plate or the like can be secured when the connection plate or the like is attached to the electrode terminal. it can. For this reason, a large current can be supplied to the power generation element from the outside through the electrode terminal, or a large current can be discharged to the outside from the power generation element, and as a result, the battery can be rapidly charged and discharged.
しかも、凹部を設けてその領域内に溶接部位が形成されるように板状部と柱状部とを溶接することで、板状部の突出方向側の面から溶接部位が突出する(盛り上がる)ことが防がれる。これにより、板状部の前記突出方向側の面に接続板等を取り付ける際に、前記突出した(盛り上がった)溶接部位が接続板等に当接して板状部と接続板等との間に隙間が生じる(即ち、互いの面接触が阻害される)のを防ぐことができる。 Moreover, by welding the plate-like portion and the columnar portion so that the welded portion is formed in the region by providing the recess, the welded portion protrudes (swells) from the surface on the protruding direction side of the plate-like portion. Is prevented. As a result, when the connection plate or the like is attached to the surface of the plate-like portion on the protruding direction side, the protruding (swelled) welded portion comes into contact with the connection plate or the like so that the gap between the plate-like portion and the connection plate or the like It is possible to prevent a gap from occurring (that is, mutual surface contact is hindered).
板状部は、柱状部の先端部が嵌め込まれる貫通孔を有し、
凹部の領域内において、柱状部の側面と貫通孔を画定する内周面との境界が溶接されていることが好ましい。
The plate-like portion has a through hole into which the tip of the columnar portion is fitted,
In the region of the recess, it is preferable that the boundary between the side surface of the columnar portion and the inner peripheral surface defining the through hole is welded.
このように、板状部に設けられた貫通孔に柱状部の先端を嵌め込むといった簡単な構成によって、板状部の前記突出方向側の面から該板状部と柱状部との溶接部位が突出しない深さの凹部を容易に形成することができる。 In this way, the welded portion between the plate-like portion and the columnar portion is formed from the surface of the plate-like portion on the protruding direction side by a simple configuration in which the tip of the columnar portion is fitted into the through hole provided in the plate-like portion. A recess having a depth that does not protrude can be easily formed.
この場合、
板状部における柱状部から平面方向に偏芯した位置に、該電極端子と通電可能に接続される部材との固定位置があってもよい。
in this case,
There may be a fixed position between the electrode terminal and the member connected to be energized at a position eccentric in the plane direction from the columnar part in the plate-like part.
このように、平面方向に偏芯した位置に固定位置が設けられると、前記接続される部材から板状部に対しその平面方向に力が加わったときに板状部が前記平面方向と交差する方向に傾こうとする。このとき、上記構成のように、柱状部の側面(周面)と板状部の内周面(前記側面を周方向に囲む内周面)とを面接触させた状態で当該部位を溶接することによって、柱状部の先端面と板状部の突出方向と反対側の面とが溶接されている場合に比べ、前記傾きに対する強度が得られる。 Thus, when a fixed position is provided at a position eccentric in the plane direction, the plate-like portion intersects the plane direction when a force is applied to the plate-like portion from the connected member in the plane direction. Try to tilt in the direction. At this time, as in the above-described configuration, the portion is welded in a state where the side surface (circumferential surface) of the columnar portion and the inner peripheral surface of the plate-shaped portion (inner peripheral surface surrounding the side surface in the circumferential direction) are in surface contact. By this, compared with the case where the front end surface of a columnar part and the surface on the opposite side to the protrusion direction of a plate-shaped part are welded, the intensity | strength with respect to the said inclination is obtained.
柱状部が板状部の貫通孔に嵌め込まれた状態において、板状部と接触する柱状部の側面積は、該柱状部の断面積以上であることが好ましい。 In a state where the columnar part is fitted in the through-hole of the plate-like part, the side area of the columnar part in contact with the plate-like part is preferably equal to or larger than the cross-sectional area of the columnar part.
かかる構成によれば、板状部と柱状部との接触面積が十分に確保され、これにより、該電池から電極端子を通じて外部から大電流を発電要素により確実に供給し、又は発電要素から大電流を外部により確実に放出させることができる。 According to such a configuration, a sufficient contact area between the plate-like portion and the columnar portion is ensured, whereby a large current is reliably supplied from the outside through the electrode terminal from the battery to the power generating element or from the power generating element. Can be more reliably released from the outside.
また、柱状部の下端が集電板と溶接によって接続され、柱状部の上端がガスケットを介して孔から電池ケースの外側に突出し、電池ケースの外側に突出している柱状部に嵌め込まれたナットが締め込まれることによってガスケットが圧縮されてもよい。 Further, the lower end of the columnar part is connected to the current collector plate by welding, the upper end of the columnar part protrudes from the hole through the gasket to the outside of the battery case, and the nut fitted into the columnar part protruding to the outside of the battery case The gasket may be compressed by tightening.
また、電池ケース内で発電要素と集電板によって接続された電極端子が電池ケースに設けられた孔から突出している電池において、電極端子は、突出方向に連続する柱状部と、該柱状部の上端に嵌め込まれ、且つ、平面方向が突出方向と直行し、断面積が柱状部の断面積よりも大きい板状部とを有し、柱状部の下端が集電板と溶接によって接続され、柱状部の上端がガスケットを介して孔から電池ケースの外側に突出し、電極端子の板状部が柱状部の下端の方に嵌め込まれることによってガスケットが圧縮されていてもよい。 Further, in the battery in which the electrode terminal connected by the power generation element and the current collector in the battery case protrudes from the hole provided in the battery case, the electrode terminal includes a columnar portion continuous in the protruding direction, and the columnar portion of the columnar portion. It has a plate-like portion that is fitted into the upper end, the plane direction is orthogonal to the projecting direction, and the cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the columnar portion, and the lower end of the columnar portion is connected to the current collector plate by welding to form a columnar shape The gasket may be compressed by projecting the upper end of the portion from the hole to the outside of the battery case through the gasket and fitting the plate-like portion of the electrode terminal toward the lower end of the columnar portion.
この場合、電池は、電極端子の下端と蓋の間にガスケットを配置し、そのガスケットを圧縮することで密閉化を達成している。このガスケットの圧縮寸法を経時変化することなく安定化することが重要である。そこで、板状部は、ガスケットを圧縮する位置に固定されていることを特徴とする。これにより、ガスケットの圧縮にあたってナットなどの締め付け用部品が不要になり、ガスケットの圧縮と、板状部の取り付けとを同時に行うことができ、作業工程が容易になる。 In this case, the battery is hermetically sealed by disposing a gasket between the lower end of the electrode terminal and the lid and compressing the gasket. It is important to stabilize the compression size of the gasket without changing with time. Therefore, the plate-like portion is fixed at a position where the gasket is compressed. This eliminates the need for tightening parts such as nuts when compressing the gasket, allowing the gasket to be compressed and the plate-like portion to be attached simultaneously, facilitating the work process.
また、板状部の各部寸法を規定することによりガスケットの圧縮寸法を一定にできるので、ガスケットの圧縮精度を高めることができ、さらに板状部が溶接等により柱状部に確実に固定されているので、ガスケット圧縮寸法の経時安定性を高めることができる。従って、ガスケットによる電池の気密性が一定に保たれるので、品質の安定した電池を提供することができる。 Moreover, since the compression dimension of the gasket can be made constant by defining the dimensions of each part of the plate-like part, the compression accuracy of the gasket can be increased, and the plate-like part is securely fixed to the columnar part by welding or the like. Therefore, the temporal stability of the gasket compression dimension can be improved. Therefore, since the airtightness of the battery by the gasket is kept constant, a battery with stable quality can be provided.
電極端子は、板状部から柱状部が突出しないように設けられていてもよい。このように、柱状部の頭部を板状部の上面よりも低位置に配置することにより、板状部の上面に接続板等を取り付ける際に突出部が障害になることがないので、接続板等を容易に取り付けることができ、且つ、電極端子と接続板等との接触面積を確実に大きく取ることができる。 The electrode terminal may be provided so that the columnar portion does not protrude from the plate-like portion. In this way, by arranging the head of the columnar part at a position lower than the upper surface of the plate-like part, the projecting part does not become an obstacle when attaching a connection plate etc. to the upper surface of the plate-like part. A board etc. can be attached easily and the contact area of an electrode terminal and a connection board etc. can be taken large reliably.
また、柱状部と板状部との接触部分の少なくとも一部を溶接してもよい。これにより、ネジで螺合して接触集電する場合よりも、溶接する方が抵抗が小さくなり、大電流を取り出すことが可能となる。 Moreover, you may weld at least one part of the contact part of a columnar part and a plate-shaped part. As a result, the resistance is reduced by welding compared to the case where the current is collected by screwing with a screw, and a large current can be taken out.
さらに、電極端子の板状部は、周囲に少なくとも1つの貫通孔を有することが好ましい。これにより、隣接する電池の板状部の上面に接続板等を渡し、貫通孔を利用して接続することにより、複数の電池の端子同士を連結することができる。ここで、貫通孔は、内壁にネジ溝を設けてもよい。これにより、電極端子と接続板等との接続にあたってネジ止め方法を用いることができるため、接続を確実なものとすることが容易となり、好ましい。 Furthermore, it is preferable that the plate-like portion of the electrode terminal has at least one through hole around it. Thereby, the terminal of a some battery can be connected by passing a connection board etc. to the upper surface of the plate-shaped part of an adjacent battery, and connecting using a through-hole. Here, the through hole may be provided with a screw groove on the inner wall. Thereby, since the screwing method can be used for the connection between the electrode terminal and the connection plate or the like, it is easy to ensure the connection, which is preferable.
本発明に係る電池は、電極端子の端部に、柱状部に対して幅広の板状部が設けられているので、電極端子に接続板等を接続する場合の接触面積を大きくとることができる。 The battery according to the present invention is provided with a plate-like portion that is wider than the columnar portion at the end of the electrode terminal, so that a large contact area can be obtained when connecting a connection plate or the like to the electrode terminal. .
<第一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図面を参酌しつつ説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一実施形態に係るものであり、ナット方式でガスケットを圧縮し、電極端子付近を密封した電池の要部断面図であり、正極又は負極のいずれか一方を示している。 FIG. 1 relates to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a main part of a battery in which a gasket is compressed by a nut method and the vicinity of an electrode terminal is sealed, and shows either a positive electrode or a negative electrode. Yes.
まず、電池ケース内部の発電要素と接続された集電板3の上面に電極端子の柱状部2を取り付ける。該柱状部2は、最小断面積部分の直径が14mmである。そして、該柱状部2と集電板3とが接する周囲の下端から、樹脂製のガスケット7を配置し、その上部に電池の蓋部20bを挟み込むように、樹脂製の押さえ板6を配置する。さらに、該押さえ板6の上面に、ワッシャ5を介してナット4を嵌め込む。そして、ナット4を柱状部2の周囲に形成されたネジ溝によって締め込んで、ガスケット7を圧縮させる。
First, the
次に、電極端子2の上端に上部が平面の板状部1を取り付ける。板状部1は、上面に凹部1aを有し、反対の面に柱状部2の頭部を嵌め込む凹部(図示せず)が形成されている。前記柱状部2の頭部を板状部1に嵌め込んで、前記凹部1aの上面から同心円上に2周溶接する。この溶接により板状部1及び柱状部2の部材が溶け合って、両部材を接合することができる。12は溶接部位を表す。溶接には、アーク溶接、ガス溶接、レーザー溶接などの種々の溶接を利用することができるが、特に、電子ビーム溶接を採用することが好ましい。
Next, the plate-like portion 1 having a flat upper portion is attached to the upper end of the
このようにして、板状部1及び柱状部2からなる電極端子10を取り付けることができる。図2に、図1の電池の全体斜視図を示す。なお、図1と同一又は同等の部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
In this way, the
図2より電池20の外装体は、筐体のケース本体20aと、その口部分を塞ぐ蓋部20bとから構成されている。蓋部20bの両端部には、正極又は負極の柱状部2を突出させるための端子用孔(図示せず)を有し、さらに、ガス抜きのための安全弁40と、電解液を注入するための注入口30が設けられている。
As shown in FIG. 2, the exterior body of the
そして、電池20を組み立てるには、まず、ケース本体20aに、発電要素と電極端子10とが共に固定された蓋部20bを嵌め込み周囲を溶接する。続いて、注入孔30から電解液を注入し、注入後、先端部分を溶接して塞ぐ。
In order to assemble the
次に、図3に、図2の単電池を複数繋げた場合の斜視図を示す。電極端子10を構成する板状部1は、例えば、略矩形状をしており周囲に4つの貫通孔1b,…が設けられている。そして、電池20を複数隣接させ、隣接する板状部1の上面に接続板50を載置する。前記接続板50には、前記貫通孔1b,…と連通する貫通孔(図示せず)が設けられており、ネジ51を締め付けて固定することができる。
Next, FIG. 3 shows a perspective view when a plurality of unit cells of FIG. 2 are connected. The plate-like portion 1 constituting the
このように本第一実施形態に係る電池は、柱状部2の先端に幅広の板状部1をかぶせて上面から溶接して固定した。このような構成により、電極端子に接続板50を取り付ける際に電極端子との接触面積を大きく取ることができる。また、柱状部2及び板状部1の接合部分を溶接することにより、ネジ止めした場合よりも接触抵抗が小さくなり、大電流を充放電することができる。ここで、本発明の大電流を充放電することが可能な電池とは、具体的には、公称容量5Ah以上の電池をいう。なお、溶接は前記凹部1aの上面から同心円上に2周行うようにしたが、それは例示であり、前記板状部1及び柱状部2が接合できれば、どのように溶接しても構わない。
As described above, the battery according to the first embodiment was fixed by welding the wide plate-like portion 1 to the tip of the
なお、本第一実施形態においては、集電板3への電極端子柱状部の前記取り付けは、溶接により行った。この部分の取り付けについては、従来、かしめによる方法が一般的であるが、かしめ方法では、発電要素から電極端子に至る電流経路中に、かしめによって形成される電極柱状部下部と前記集電板との接触部分を含むことになるため、本発明に係る電池のように充放電を大電流で行う必要のある電池においては、溶接による取り付けを行うことが好ましい。 In the first embodiment, the attachment of the electrode terminal columnar part to the current collector plate 3 was performed by welding. Conventionally, the caulking method is generally used for attaching this portion. However, in the caulking method, in the current path from the power generation element to the electrode terminal, the lower part of the electrode columnar part formed by caulking, the current collector plate, Therefore, in a battery that needs to be charged and discharged with a large current like the battery according to the present invention, it is preferable to perform attachment by welding.
なお、本第一実施形態で使用した板状部1は、一辺が28mmの矩形状であり、厚さが5mm、開口部1aの深さが1mmのものである。また、柱状部の断面積は154mm2のものを用いた。 The plate-like portion 1 used in the first embodiment has a rectangular shape with a side of 28 mm, a thickness of 5 mm, and a depth of the opening 1a of 1 mm. The cross-sectional area of the columnar part was 154 mm2.
<第二実施形態>
図4は、本発明の第二実施形態に係るものであり、ナット方式でガスケットを圧縮し、電極端子付近を密封した電池において、集電板への電極端子柱状部の取り付けをかしめ方式で行った電池の要部断面図であり、正極又は負極のいずれか一方を示している。なお、図1と同一又は同等の部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 4 relates to the second embodiment of the present invention, and in a battery in which the gasket is compressed by a nut method and the vicinity of the electrode terminal is sealed, the electrode terminal columnar portion is attached to the current collector plate by a caulking method. 2 is a cross-sectional view of the main part of the battery, and shows either the positive electrode or the negative electrode. In addition, about the part which is the same as that of FIG. 1, or equivalent, attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.
図より、柱状部2"は、下端にフランジ部2a"が形成されると共に、該フランジ部2a"の下端面からかしめ用突起2b"が突設されている。まず、前記フランジ部2a"の上面を、セル間接続板9を介して、柱状部2"の周囲にナット4を螺合させて固定する。そして、前記柱状部2"をガスケット7,7に挟まれた蓋部20b及び集電板3の開口部(図示せず)に挿入して、かしめ用突起2b"をかしめることにより、接続固定される。図4には、かしめ用突起2b"についてはかしめられた後の形状について示している。なお、板状部1の取り付けについては、上記第一実施形態と同様であるので説明を省略する。このような構成により、電極端子に接続板50を取り付ける際に電極端子との接触面積を大きく取ることができる。また、柱状部2及び板状部1の接合部分を溶接することにより、ネジ止めした場合よりも接触抵抗が小さくなり、大電流を充放電することができる。
As shown in the figure, the
このように第二実施形態に係る電池は、柱状部2"の下端にかしめ用突起2b"を設けて、下端からプレス等で加圧し、前記突起2b"を変形させて集電板3と固定するようにしたので、ガスケット7,7の圧縮精度を保持することができるものの、発電要素から電極端子に至る電流経路中に、かしめによって形成される電極柱状部下部と前記集電板との接触部分を含むことになるため、本発明に係る電池のように充放電を大電流で行う必要のある電池においては上記第一実施形態の方が優れている。
As described above, the battery according to the second embodiment is provided with the
上記した第二実施形態においては、ガスケットを用いて端子付近を密封する方式の電池について述べたが、ガスケットによらないで端子付近を密封する方式の電池、例えばガラス溶接方式により端子付近を密封する方式の電池に適用してもよい。 In the second embodiment described above, the battery in which the vicinity of the terminal is sealed using a gasket has been described. However, a battery in which the vicinity of the terminal is sealed without using a gasket, for example, the vicinity of the terminal is sealed by a glass welding system. You may apply to the battery of a system.
<第三実施形態>
図5は、本発明の第三実施形態に係るものであり、端子柱状部への板状部の形成を行うと共に、該板状部の形成工程によって同時に前記ガスケットを圧縮し、もって、ガスケットにより電極端子付近を密封した電池の要部断面図であり、図5(a)は、ガスケットを圧縮する前、図5(b)は、ガスケットを圧縮固定した後の図である。なお、図5の電池は、正極又は負極のいずれか一方を示し、また、図1と同一又は同等の部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
<Third embodiment>
FIG. 5 relates to the third embodiment of the present invention, and forms the plate-like portion on the terminal columnar portion, and simultaneously compresses the gasket by the step of forming the plate-like portion. FIG. 5A is a cross-sectional view of a main part of a battery in which the vicinity of an electrode terminal is sealed. FIG. 5A is a view before compressing the gasket, and FIG. 5B is a view after compressing and fixing the gasket. The battery in FIG. 5 shows either the positive electrode or the negative electrode, and the same or equivalent parts as in FIG.
まず、図5(a)より、柱状部2'は、その下端に鍔部2aが形成されている。まず、該柱状部2'と集電板3とが接する周囲の下端から絶縁板8を配置し、続いて、鍔部2aの肩部分にガスケット7を配置し、その上部に電池の蓋部20bを挟み込むように押さえ板6を配置する。そして、最後に柱状部2の先端に板状部1を嵌め込む。該板状部1は、前記柱状部2'を貫通可能な内周径と、上部が該内周径よりも幅広な径を有する開口部1dを有している。従って、前記柱状部2'の頭部を前記板状部1に嵌め込んだときに、段差部1cが形成される。そして、ガスケット7の圧縮量に合わせて、段差部1cの高さを設定し、板状部1aの上面から冶具を用いて、前記段差部1cの高さの量を圧縮させる。例えば、2mmのガスケットを圧縮させて1mmにするならば、段差部1cを1mmに設
定する。
First, as shown in FIG. 5A, the
続いて、図5(b)に示すように、予め設定された圧縮量(段差部1c)を冶具で板状部1の上面から圧縮後、前記柱状部2'と開口部1aとが接する溶接部位12を溶接する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, after the compression amount (
このように本第三実施形態によれば、次に述べるさらなる効果を奏する。即ち、本第三実施形態に係る電池は、ガスケット7を介して、板状部1の上面から冶具で圧縮することにより一体的に形成したので、電極端子10のシールと板状部1の取り付けとを同時に行うことができ、作業工程を短縮でき生産性が向上する。また、圧縮距離を一定にすることができ、電極端子10の周囲に配置される押さえ板6や蓋部20bなどの部材の位置合わせが容易になり、ガスケット7の圧縮精度を保持することができる。即ち、ナット方式でネジの締め付けによりガスケットを圧縮する場合においては、圧縮の反発力によりネジ山が変形し圧縮精度が保てないといった問題があったが、本第三実施形態によれば、そのような問題が発生する虞を大幅に低減できる。特に、リチウムイオン電池等の非水電解質電池では、端子にアルミニウムや銅といった強度の弱い金属を用いざるを得ないので、上記構成を非水電解質電池に適用すると、効果的である。さらに、ナットやかしめ部材などの締め付け部材が不要なので、電池の重量を軽減でき、且つ、電極端子10の高さ寸法を低くすることができる。
As described above, according to the third embodiment, there are further effects described below. That is, since the battery according to the third embodiment is integrally formed by compressing with a jig from the upper surface of the plate-like portion 1 through the
なお、上記第三実施形態では、板状部1の開口部1dに段差部1cを設けて、圧縮量の設定を容易に行えるようにしたが、前記段差部1cを設けなくても、同様に実施することは可能である。
In the third embodiment, the
また、上述した電極端子10は、前記板状部1の上面より前記柱状部2'を低位置に配置したが、これは、該柱状部2'及び板状部1の接合部分を電子ビームで溶接した際に、溶接の盛り上がりが前記板状部1の上面から突出しないようにするためである。従って、溶接後に、板状部1の上面と柱状部2'の上端とが面一か、柱状部2'の上端が板状部1の上面よりも低位置にあればよい。このような構成により、隣接する電池20の電極端子同士を繋げるための接続板50を前記板状部の上面に容易に取り付けることができ、且つ、電極端子と接続板50との接触面積を確実に大きく取ることができる。
Further, in the
また、本発明の板状部1の例として、図2に平面視矩形状のものを取りあげて説明したが、板状部1の周囲が蓋部20bの周囲からはみ出さない形状であれば、矩形状に限るものではない。板状部1のその他の形状として、例えば、多辺形、円形、楕円形、菱形など用途に応じて種々の形状を採用することが可能である。さらに、板状部1の表面積や厚みを大きくすることにより、取り出せる電流の量を増大させることができる。
In addition, as an example of the plate-like portion 1 of the present invention, a rectangular shape in plan view is taken up in FIG. 2, but if the periphery of the plate-like portion 1 does not protrude from the periphery of the
また、板状部1に形成した貫通孔1bの数は、図2では一例として4個設けているが、穴の数は、4個に限られず、少なくとも1個設けられていればよい。
The number of through
また、本発明の電池は、1次電池や2次電池、あるいは燃料電池や太陽電池など種々の電池において実施することができる。さらに、電池の形状も矩形型、円筒型、偏平型など種々の形状において実施することができる。 The battery of the present invention can be implemented in various batteries such as a primary battery, a secondary battery, a fuel cell, and a solar cell. Furthermore, the battery can be implemented in various shapes such as a rectangular shape, a cylindrical shape, and a flat shape.
このように、本発明の電池は、電極端子の板状部の面積が、柱状部の断面積よりも大きいものとすることで、上記本発明の効果を奏することができる。板状部の面積は、大きすぎると複数の電池を隣接して並べた場合に、端子同士が接触する等の問題を生じる虞があるので、板状部は、該板状部を上方向から見た場合に、板状部が電池からはみ出さないような寸法形状を選択することが好ましい。電池の大きさ(公称容量)にもよるが、例えば、10〜100Ahの電池を想定したとき、板状部の面積は1000mm2以下とされる。
Thus, the battery of this invention can have the effect of the said invention by making the area of the plate-shaped part of an electrode terminal larger than the cross-sectional area of a columnar part. If the area of the plate-shaped portion is too large, there is a risk of causing problems such as contact between terminals when a plurality of batteries are arranged adjacent to each other. When viewed, it is preferable to select a dimension and shape so that the plate-like portion does not protrude from the battery. Although depending on the size (nominal capacity) of the battery, for example, when assuming a battery of 10 to 100 Ah, the area of the plate-like portion is set to 1000
柱状部の最小断面積が小さすぎると、原理的には大電流を流すことができないが、極端に細いものとしない限りは、大電流によって溶断することはなく、大電流を流すことは可能である。しかしながら、端子部分の構成が最適でない場合には、大電流によって端子部分が発熱する場合がある。例えば、集電板3への電極端子柱状部の前記取り付けをかしめ方式によって行った場合は、発電要素から電極端子に至る電流経路中に、かしめによって形成される電極柱状部下部と前記集電板との接触部分を含むことになるため、発熱を伴うことが多い。 If the minimum cross-sectional area of the columnar part is too small, in principle, a large current cannot flow, but unless it is extremely thin, it will not melt by a large current and a large current can flow. is there. However, when the configuration of the terminal portion is not optimal, the terminal portion may generate heat due to a large current. For example, when the attachment of the electrode terminal columnar part to the current collector plate 3 is performed by caulking, the lower part of the electrode columnar part formed by caulking and the current collector plate in the current path from the power generation element to the electrode terminal In many cases, heat is generated.
本発明者らは、電池の端子が125Aの電流(公称容量25Ahの電池を5ItAのレートで通電した場合に相当)の状態のとき、発熱が基準以下になるように電流を流すために必要な端子柱状部の断面積について調べた。端子の材質はアルミニウム又は銅とした。また、電流を供給する発電要素と端子柱状部との接続は、かしめ方式又は溶接方式とした。その結果、125Aの電流を連続して通電したときの温度上昇が5℃以下であるための端子柱状部の必要最小断面積は、表1の通りであった。 The inventors of the present invention are necessary for flowing the current so that the heat generation is below the reference when the battery terminal is in a state of 125 A current (corresponding to a case where a battery having a nominal capacity of 25 Ah is energized at a rate of 5 ItA). The cross-sectional area of the terminal columnar part was examined. The terminal material was aluminum or copper. Further, the connection between the power generation element for supplying current and the terminal columnar portion was a caulking method or a welding method. As a result, the necessary minimum cross-sectional area of the terminal columnar portion for the temperature rise when the current of 125 A was continuously supplied was 5 ° C. or less was as shown in Table 1.
表1より、大電流を流したときの温度上昇を5℃以下に抑えるために必要な集電断面積は、溶接方式では、アルミニウムの場合で78.2mm2、銅の場合で50.0mm2であった。一方、かしめ方式では、アルミニウムの場合で568.2mm2、銅の場合で357.1mm2であった。かしめ方式において、かなり大きな集電断面積を必要としたのは、かしめ用突起2b"と集電板3とが接する接触部分bで電流を取り出しているためである。即ち、かしめ方式の場合、プレスでかしめ用突起2b"の部分を変形させて集電板と接触させているため、変形状態により集電が不安定になる。
From Table 1, the current collection cross-sectional area required to suppress the temperature rise when flowing a large current to 5 ° C. or less was 78.2
以上の結果から、上記条件で温度上昇を5℃以下に抑えるには、発電要素の集電板と端子柱状部との接続は溶接方式が好ましく、その場合の柱状部の最小断面積は、アルミニウムの場合で78.2mm2以上、銅の場合で50.0mm2以上であれば充分であることがわかる。
From the above results, in order to suppress the temperature rise to 5 ° C. or less under the above conditions, the welding method is preferable for the connection between the current collector plate and the terminal columnar part of the power generation element, and the minimum cross-sectional area of the columnar part in that case is aluminum It can be seen that 78.2
柱状部の最小断面積は、大きすぎると、電槽寸法の自由度が低下し、さらにガスケットによって端子近傍を密封する方式の場合には、ガスケットの周囲寸法が増大するので好ましくない。 If the minimum cross-sectional area of the columnar part is too large, the degree of freedom of the battery case size is lowered, and in the case of sealing the vicinity of the terminal with a gasket, the peripheral dimension of the gasket increases, which is not preferable.
以上の観点から、柱状部の断面積は、80mm2以上が好ましく、100mm2以上がより好ましい。また、600mm2以下が好ましく、300mm2以下がより好ましい。
From the above viewpoint, the cross-sectional area of the columnar part is preferably 80
電極端子の柱状部の端部に板状部を形成するにあたって、柱状部に接触させた板状部用部材を溶接によって接合する場合において、第一実施形態及び第二実施形態においては取り付け前の板状部は、柱状部が接触する中央部に貫通孔を有さず、第三実施形態においては、取り付け前の板状部は、中心に貫通孔を有している。 In forming the plate-like portion at the end of the columnar portion of the electrode terminal, when the plate-like member brought into contact with the columnar portion is joined by welding, in the first embodiment and the second embodiment, before the attachment The plate-like portion does not have a through-hole in the central portion where the columnar portion contacts, and in the third embodiment, the plate-like portion before attachment has a through-hole in the center.
第一実施形態や第二実施形態のように、取り付け前の板状部が、柱状部と接触する中央部に貫通孔を有していない場合には、柱状部頭部の上面が板状部と接触するので、該接触部分の上から電子ビーム等で溶接することができる。このとき、溶接ビームの幅や、溶接長さ(第一実施形態では2周溶接している)を調整することにより、柱状部と板状部との電子伝導を十分とすることが容易である。 When the plate-like part before attachment does not have a through hole in the central part that contacts the columnar part as in the first embodiment or the second embodiment, the upper surface of the columnar part head is the plate-like part. Therefore, welding can be performed with an electron beam or the like from above the contact portion. At this time, it is easy to make the electron conduction between the columnar part and the plate-like part sufficient by adjusting the width of the welding beam and the welding length (in the first embodiment, two rounds are welded). .
一方、第三実施形態のように、取り付け前の板状部が、柱状部を貫通しうる貫通孔を有している場合には、図5(b)に示すように、板状部は柱状部の側面とのみ接触することになる。ここで、板状部と接触する柱状部の側面積は柱状部の断面積以上とすることが好ましいこと、及び、前記したように柱状部の断面積は80mm2以上とすることが好ましいことから、板状部の厚さは2.5mm以上とすることが好ましい。さらに、同様の理由により、溶接によって溶融する柱状部側面部分の深さ(図5(b)のaで示される距離)が2.5mm以上となるように溶接ビームを調整することがより好ましい。 On the other hand, when the plate-like portion before attachment has a through-hole that can penetrate the columnar portion as in the third embodiment, the plate-like portion is columnar as shown in FIG. It will contact only the side of the part. Here, it is preferable that the side area of the columnar part in contact with the plate-shaped part is not less than the cross-sectional area of the columnar part, and as described above, the cross-sectional area of the columnar part is preferably not less than 80 mm2, The thickness of the plate-like part is preferably 2.5 mm or more. Further, for the same reason, it is more preferable to adjust the welding beam so that the depth of the side surface portion of the columnar part melted by welding (the distance indicated by a in FIG. 5B) is 2.5 mm or more.
1…板状部
1a…凹部
1b…貫通孔
1c…段差部
1d…開口部
2…柱状部
3…集電板
10…電極端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plate-shaped part 1a ... Recessed
Claims (4)
前記電極端子は、突出方向に連続する柱状部と、前記電池ケースの外側に突出している前記柱状部の先端部に溶接によって接続された板状部であって、その平面方向が前記突出方向と直交し且つ断面積が前記柱状部の断面積よりも大きい板状部と、を有し、
前記板状部の前記突出方向側の面における前記柱状部の先端部と前記突出方向で重なる位置に凹部が形成され、前記柱状部と前記板状部との溶接部位が前記凹部の領域内にあることを特徴とする電池。 In the battery in which the electrode terminal connected by the power generation element and the current collector in the battery case protrudes from the hole provided in the battery case,
The electrode terminal is a columnar portion that is continuous in a protruding direction, and a plate-shaped portion that is connected by welding to a tip end portion of the columnar portion that protrudes outside the battery case, and the planar direction thereof is the protruding direction. A plate-like part that is orthogonal and has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the columnar part,
A concave portion is formed at a position overlapping the leading end portion of the columnar portion in the projecting direction on the surface of the plate-shaped portion on the projecting direction side, and a welding site between the columnar portion and the plate-shaped portion is within the region of the concave portion. A battery characterized by being.
前記凹部の領域内において、前記柱状部の側面と前記貫通孔を画定する内周面との境界が溶接されている、請求項1に記載の電池。 The plate-like part has a through-hole into which a tip part of the columnar part is fitted,
The battery according to claim 1, wherein a boundary between a side surface of the columnar portion and an inner peripheral surface defining the through hole is welded in the region of the concave portion.
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