JP2014093127A - 電池とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる電池とその製造方法を提供する。
【解決手段】電池は、外装体と、電極体と、封口体12と、正極外部端子および負極外部端子22を備える。封口体12は、外装体における開口を封口するよう配されており、内外を連通する貫通孔12bが設けられている。負極外部端子22は、封口体12に設けられた貫通孔12bを挿通し、正極板または負極板の一方の極板に電気的に接続されている。負極外部端子22は、封口体12の外側への突出側の外周部にネジ溝が形成された領域を有し、封口体12に対する挿通箇所において、挿通内側部分がカシメ変形されてなる(矢印B1,B2)ブラインドリベット構造部を有しており、当該部分のカシメ変形により封口体12に対して固定されている。
【選択図】図3
【解決手段】電池は、外装体と、電極体と、封口体12と、正極外部端子および負極外部端子22を備える。封口体12は、外装体における開口を封口するよう配されており、内外を連通する貫通孔12bが設けられている。負極外部端子22は、封口体12に設けられた貫通孔12bを挿通し、正極板または負極板の一方の極板に電気的に接続されている。負極外部端子22は、封口体12の外側への突出側の外周部にネジ溝が形成された領域を有し、封口体12に対する挿通箇所において、挿通内側部分がカシメ変形されてなる(矢印B1,B2)ブラインドリベット構造部を有しており、当該部分のカシメ変形により封口体12に対して固定されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、電池とその製造方法に関する。
電池は、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、電気自動車(PEV)や、蓄電システムなどに多く用いられている。このような用途向けの電池は、例えば、有底筒状の外装体内に電極体が収納され、外装体の開口が封口体により封口された構成を有する。そして、封口体からは、正負外部端子が突設されている。正負外部端子の外周面にはネジが設けられており、電池同士の接続や電池と機器との接続に際しては、バスバーの孔に正負外部端子を挿通させ、ナットで締結される(特許文献1)。
ここで、封口体への外部端子の固定は、封口体の外面側および内面側のそれぞれに絶縁部材を配し、また内面側の絶縁部材に集電体を配しておき、これらを挿通する貫通孔に対して、外部端子の一端部分を挿入し、内面側に突出した先端部分をスピンカシメおよびプレスカシメを実行することでなされる。
しかしながら、上記従来技術に係る電池では、封口体への外部端子の固定に際して2段階でのカシメ加工を実行する必要があるので、製造に係る工程が煩雑となり、製造コストの上昇に繋がるという問題がある。
本発明は、上記問題の解決を図ろうとなされたものであって、煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる電池とその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記問題の解決を図ろうとなされたものであって、煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる電池とその製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、次の構成を採用することとした。
本発明に係る電池は、外装体と、電極体と、封口体と、外部端子を備える。
(a) 外装体は、有底筒状をしている。
(b) 電極体は、正極板および負極板を有し、外装体の内部に収納されている。
(c) 封口体は、外装体における開口を封口するよう配されている。
本発明に係る電池は、外装体と、電極体と、封口体と、外部端子を備える。
(a) 外装体は、有底筒状をしている。
(b) 電極体は、正極板および負極板を有し、外装体の内部に収納されている。
(c) 封口体は、外装体における開口を封口するよう配されている。
(d) 外部端子は、封口体に設けられた貫通孔を挿通し、正極板または負極板の一方の極板に電気的に接続されている。
上記構成において、外部端子は、封口体の外側への突出側において、外周部にネジ溝が形成された領域を有するとともに、封口体に対する挿通箇所において、挿通内側部分がカシメ変形されてなるブラインドリベット構造部を有しており、当該ブラインドリベット構造部のカシメ変形により封口体に対して固定されていることを特徴とする。
上記構成において、外部端子は、封口体の外側への突出側において、外周部にネジ溝が形成された領域を有するとともに、封口体に対する挿通箇所において、挿通内側部分がカシメ変形されてなるブラインドリベット構造部を有しており、当該ブラインドリベット構造部のカシメ変形により封口体に対して固定されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電池の製造方法は、次の(i)〜(ii)の工程を備える。
(i) 有底筒状の外装体を準備する工程
(ii) 外部端子が固定された封口体を用い、外装体の開口を封口する工程
ここで、封口体への外部端子の固定は、次の(ii−1)〜(ii−3)のサブ工程を経ることでなされることを特徴とする。
(i) 有底筒状の外装体を準備する工程
(ii) 外部端子が固定された封口体を用い、外装体の開口を封口する工程
ここで、封口体への外部端子の固定は、次の(ii−1)〜(ii−3)のサブ工程を経ることでなされることを特徴とする。
(ii−1) 棒状であって、一端側の外周部にネジ溝が形成された領域を有し、且つ、他端側にブラインドリベット構造部を有する端子部材を準備するサブ工程
(ii−2) 端子部材における他端側を、封口体に設けられた貫通孔に挿通させるサブ工程
(ii−3) 上記挿通状態を維持しながら、ブラインドリベット部分をカシメ固定するサブ工程
(ii−2) 端子部材における他端側を、封口体に設けられた貫通孔に挿通させるサブ工程
(ii−3) 上記挿通状態を維持しながら、ブラインドリベット部分をカシメ固定するサブ工程
本発明に係る電池では、封口体に固定されている外部端子の外周面の少なくとも一部にネジ溝が形成されている。このため、本発明に係る電池では、バスバーなどを結合するためのボルトと、封口体に固定される外部端子とを別に設け、それらを電気的に接続する構成に比べて、部品点数の削減が可能となる。このため、部品コストおよび製造コストを低減することができる。
また、本発明に係る電池では、外部端子における封口体に対する挿通箇所に、ブラインドリベット構造部を有し、当該ブラインドリベット構造部のカシメ変形を以って、外部端子が封口体に固定されている。このため、本発明に係る電池では、プレスカシメにより、あるいはスピニングカシメとプレスカシメの二段カシメを行って外部端子を固定する場合に比べて、外部端子の固定に係る加工の手間を省くことが可能となる。
従って、本発明に係る電池では、煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる。
なお、本発明に係る電池における「ブラインドリベット構造部のカシメ変形による固定」とは、封口体に設けられた貫通孔から電池内部に挿入された外部端子の一部(ブラインドリベット構造部の一部)について、当該部分の構成中に含まれるヘッドが、電池外側に向けて引っ張られることで、周囲の壁部分の一部が座屈し、これにより封口体に対して外部端子が固定されている形態を指している。
なお、本発明に係る電池における「ブラインドリベット構造部のカシメ変形による固定」とは、封口体に設けられた貫通孔から電池内部に挿入された外部端子の一部(ブラインドリベット構造部の一部)について、当該部分の構成中に含まれるヘッドが、電池外側に向けて引っ張られることで、周囲の壁部分の一部が座屈し、これにより封口体に対して外部端子が固定されている形態を指している。
本発明に係る電池では、次のようなバリエーション構成を採用することができる。
本発明に係る電池は、上記構成において、外部端子が挿通方向に沿った筒軸の有底筒状の胴部を有し、胴部が、封口体の外側への突出根元部分に、封口体に設けられた貫通孔よりも大きな平面サイズを有するフランジ部を有するという構成を採用することができる。このように、胴部にフランジ部を有する構成を採用する場合、封口体に対する外部端子の固定に係る安定性が向上する。
本発明に係る電池は、上記構成において、外部端子が挿通方向に沿った筒軸の有底筒状の胴部を有し、胴部が、封口体の外側への突出根元部分に、封口体に設けられた貫通孔よりも大きな平面サイズを有するフランジ部を有するという構成を採用することができる。このように、胴部にフランジ部を有する構成を採用する場合、封口体に対する外部端子の固定に係る安定性が向上する。
本発明に係る電池は、上記構成において、胴部の底部が封口体よりも外装体内方側に配されており、封口体の外側への突出側において、ネジ溝が形成されている領域が胴部の外周部であるという構成を採用することができる。このように、胴部の底部が封口体よりも内方側に配されていることで、電極体が収納されている外装体の内部空間(収納空間)と電池外部との間とを確実に区画することができ、高い封止性を備えることができる。
なお、胴部の底部による封止が行われないような形態、具体的には、胴部が両端解放された筒状体であるような場合には、封口体への外部端子の固定の後に、筒内部に封止用の部材(例えば、樹脂など)を充填することで封止を行うこともできる。また、筒状部の開口に封止用の部材を嵌合したり、筒状部の開口に封止用の金属製部材を溶接接続することにより、筒状部の開口を封止してもよい。
本発明に係る電池では、上記構成において、封口体が導電性材料からなる場合に、外部端子と封口体とは、間に電気絶縁部材の介挿を以って、電気的に絶縁されているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、封口体と外部端子との間で、電気的な絶縁性を確保しながら固定を行うことができる。
封口体と外部端子との間に介挿される電気絶縁部材のより具体的な構成としては、封口体の外側主面に当接する第1電気絶縁部材と、前記封口体の内側主面に当接する第2電気絶縁部材との組み合わせを以って構成され、外部端子と上記一方の極板とが、一端部が上記一方の極板に電気的に接続され、他端部が第2電気絶縁部材とブラインドリベット構造部のカシメ変形を受けた部分との間に介挿された集電体により電気的に接続されているという構成を採用することができる。このような構成を採用すると製造の手間という観点から優位である。
封口体と外部端子との間に介挿される電気絶縁部材のより具体的な構成としては、封口体の外側主面に当接する第1電気絶縁部材と、前記封口体の内側主面に当接する第2電気絶縁部材との組み合わせを以って構成され、外部端子と上記一方の極板とが、一端部が上記一方の極板に電気的に接続され、他端部が第2電気絶縁部材とブラインドリベット構造部のカシメ変形を受けた部分との間に介挿された集電体により電気的に接続されているという構成を採用することができる。このような構成を採用すると製造の手間という観点から優位である。
本発明に係る電池では、上記構成において、第1電気絶縁部材、第2電気絶縁部材、および集電体の他端部に、封口体における貫通孔に相当する貫通孔がそれぞれ設けられており、外部端子が、第1電気絶縁部材、封口体、第2電気絶縁部材、および集電体の他端部の各貫通孔を挿通しており、集電体についても、ブラインドリベット構造部のカシメ変形により封口体に固定されているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、集電体についても、封口体への外部端子の固定に際して一体的に固定することができる。よって、集電体の固定のために別部材を設ける必要がなく、部品点数の削減、および製造時における工数の低減を図ることができる。
本発明に係る電池では、上記構成において、外部端子におけるブラインドリベット構造体のカシメ変形された箇所と、集電体の他端部の少なくとも一部とが溶接接続されているという構成を採用することができる。このような構成を採用することにより、集電体と外部端子との確実な接続がなされるので好ましい。
本発明に係る電池では、上記構成において、外装体が有底角筒形状であって、封口体が平面視において矩形であるという構成を採用することもできる。但し、外装体が有底円筒形状であって、封口体が平面視において円形あるいは長円形であるという構成を採用することもできる。
本発明に係る電池では、上記構成において、外装体が有底角筒形状であって、封口体が平面視において矩形であるという構成を採用することもできる。但し、外装体が有底円筒形状であって、封口体が平面視において円形あるいは長円形であるという構成を採用することもできる。
次に、本発明に係る電池の製造方法では、封口体への外部端子の固定を、(ii−1)〜(ii−3)の工程を経ることでなされるので、プレスカシメにより、あるいはスピニングカシメとプレスカシメの二段カシメを行って外部端子を固定する場合に比べて、外部端子の固定に係る加工の手間を省くことが可能となる。
従って、本発明に係る電池の製造方法では、煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる。
従って、本発明に係る電池の製造方法では、煩雑な工程を経ることなく封口体に対して外部端子を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる。
本発明に係る電池の製造方法では、次のようなバリエーション方法を採用することができる。
本発明に係る電池の製造方法では、上記方法において、カシメ固定するサブステップでは、正極集電体および負極集電体の内の対応する集電体も、外部端子に電気的に接続された状態で固定されているという方法を採用することができる。このような方法を採用することにより、一度のカシメ作業により、封口体に対して外部端子に加えて集電体も固定することができ、高効率な作業が可能となる。
本発明に係る電池の製造方法では、上記方法において、カシメ固定するサブステップでは、正極集電体および負極集電体の内の対応する集電体も、外部端子に電気的に接続された状態で固定されているという方法を採用することができる。このような方法を採用することにより、一度のカシメ作業により、封口体に対して外部端子に加えて集電体も固定することができ、高効率な作業が可能となる。
以下では、本発明を実施するための形態について、図面を用い説明する。なお、以下に示す具体例は、本発明の構成およびその構成から奏される作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、発明の本質とする構成部分以外について、以下の具体例に何ら限定を受けるものではない。
[実施の形態]
1.電池1の外観構成
本発明の実施の形態に係る電池1の外観構成について、図1を用い説明する。
[実施の形態]
1.電池1の外観構成
本発明の実施の形態に係る電池1の外観構成について、図1を用い説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係る電池1は、有底角筒状の外装体11と、その開口を封口する封口体12とを有する。外装体11は、導電体(例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金)から構成され、X軸方向の幅およびZ軸方向の高さに対して、Y軸方向での厚みが薄い扁平角形形状となっている。
封口体12についても、外装体11と同様に、導電体(例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金)から構成され、Z軸方向からの平面視において長方形状をしている。
封口体12についても、外装体11と同様に、導電体(例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金)から構成され、Z軸方向からの平面視において長方形状をしている。
電池1では、封口体12からZ軸方向上向きに突設された正極外部端子21および負極外部端子22と、封口体12における負極外部端子22が突設された箇所よりも、X軸方向のやや中央よりに設けられた注液孔を有する。この注液孔は、注液後において、注液孔封止部材23により封止される。さらに、封口体12と正極外部端子21および負極外部端子22との間の電気的な絶縁を確保するために、各間に絶縁部材31,32が介挿されている。
なお、封口体12には、電池内圧が上昇した場合に、電池内部のガスを電池外部に放出するためのガス排出弁を設けることが望ましい(図示を省略)。
2.電極体10の構成
電池1が備える電極体10の構成について、図2を用い説明する。図2は、扁平状の巻回型電極体である電極体10を、図1におけるY軸方向の一方から平面視した図である。
2.電極体10の構成
電池1が備える電極体10の構成について、図2を用い説明する。図2は、扁平状の巻回型電極体である電極体10を、図1におけるY軸方向の一方から平面視した図である。
図2に示すように、電極体10は、ともに長尺状をした正極板と負極板とが間にセパレータを挟んだ状態で巻回され(巻回部10a)、そのX軸方向の一方(図2における左側)に正極板の巻回された芯体露出部10bが延出し、他方(図2における右側)に負極板の巻回された芯体露出部10cが延出している。
正極板の芯体露出部10bには、平面視においてL字状をした正極集電体41が溶接により取り付けられている(接合点Pw)。同様に、負極板の芯体露出部10cには、平面視においてL字状をした負極集電体42が溶接により取り付けられている(接合点Pw)。
正極板の芯体露出部10bには、平面視においてL字状をした正極集電体41が溶接により取り付けられている(接合点Pw)。同様に、負極板の芯体露出部10cには、平面視においてL字状をした負極集電体42が溶接により取り付けられている(接合点Pw)。
なお、正極集電体41は、そのZ軸方向の上端部分で正極外部端子21に対して電気的に接合され、同様に、負極集電体42は、そのZ軸方向の上端部分で負極外部端子22に対して電気的に接合されている。
また、図示を省略しているが、電極体10は、外装体11との電気的な絶縁を図るために、絶縁シートで外面が覆われた状態で、外装体11内へと収納されている。
また、図示を省略しているが、電極体10は、外装体11との電気的な絶縁を図るために、絶縁シートで外面が覆われた状態で、外装体11内へと収納されている。
3.外部端子21,22とその周辺構成
外部端子21,22とその周辺構成について、図3を用い説明する。なお、図3では、図1の矢印Aで指し示す負極外部端子22とその周辺部分の断面を示す。正極外部端子31が固定された部分についても、同様の構成を有する。
図3に示すように、負極外部端子22は、有底円筒状であり、Z軸方向に延伸した胴部22aと、その長手方向に中程に設けられたフランジ部22cとを有し、胴部22aにおけるフランジ部22cよりもZ軸方向の上側部分の外周面にネジ溝が形成されている。
外部端子21,22とその周辺構成について、図3を用い説明する。なお、図3では、図1の矢印Aで指し示す負極外部端子22とその周辺部分の断面を示す。正極外部端子31が固定された部分についても、同様の構成を有する。
図3に示すように、負極外部端子22は、有底円筒状であり、Z軸方向に延伸した胴部22aと、その長手方向に中程に設けられたフランジ部22cとを有し、胴部22aにおけるフランジ部22cよりもZ軸方向の上側部分の外周面にネジ溝が形成されている。
胴部22a内における穴部22bは、その底部が底壁22fで閉じられているとともに、その内底からZ軸方向に隙間22gをあけた状態で引張ヘッド221が残留している。
封口体12には、負極外部端子22におけるフランジ部22cよりも面積が大きなザグリ部12aと、その底から電池1の内側に挿通する貫通孔12bとが設けられている。
封口体12におけるザグリ部12aおよび貫通孔12bの各壁面に沿い、負極外部端子22との間の電気的な絶縁を図るために、絶縁部材32が介挿されている。絶縁部材32には、封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aと、貫通孔12bに沿う部分32cとが設けられている。負極外部端子22のフランジ部22cの底面は、絶縁部材32における封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aの底面32bに当接している。負極外部端子22のフランジ部22cよりも下の部分(挿通部22d)は、絶縁部材32における封口体12の貫通孔12bに沿う部分32cに対して内接している。
封口体12には、負極外部端子22におけるフランジ部22cよりも面積が大きなザグリ部12aと、その底から電池1の内側に挿通する貫通孔12bとが設けられている。
封口体12におけるザグリ部12aおよび貫通孔12bの各壁面に沿い、負極外部端子22との間の電気的な絶縁を図るために、絶縁部材32が介挿されている。絶縁部材32には、封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aと、貫通孔12bに沿う部分32cとが設けられている。負極外部端子22のフランジ部22cの底面は、絶縁部材32における封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aの底面32bに当接している。負極外部端子22のフランジ部22cよりも下の部分(挿通部22d)は、絶縁部材32における封口体12の貫通孔12bに沿う部分32cに対して内接している。
また、封口体12のZ軸方向下面(内面)に対しては、貫通孔12bの周囲の部分に絶縁部材52が当接するように配され、当該絶縁部材52のZ軸方向下面(内面)に対して、電極体10に取り付けられた負極集電体42が配されている。
ここで、本実施の形態に係る負極外部端子22は、Z軸方向の下部において、ブラインドリベット構造部を構成しており、挿通部22dにおける負極集電体42の下面42aとの境界部分(矢印B1,B2で指し示す部分)において、カシメ変形を受けて膨らみをもっている(カシメ部22e)。
ここで、本実施の形態に係る負極外部端子22は、Z軸方向の下部において、ブラインドリベット構造部を構成しており、挿通部22dにおける負極集電体42の下面42aとの境界部分(矢印B1,B2で指し示す部分)において、カシメ変形を受けて膨らみをもっている(カシメ部22e)。
本実施の形態に係る電池1では、負極外部端子22が、封口体12に対して、フランジ部22cとカシメ部22eとにより、固定されており、また、負極集電体42も、当該カシメにより封口体12および負極外部端子22に対して固定されている。
なお、上述のように、負極外部端子22と負極集電体42とは、矢印B1,B2で指し示す部分において、例えば、レーザー溶接により電気的な接続をより確実になされている。
なお、上述のように、負極外部端子22と負極集電体42とは、矢印B1,B2で指し示す部分において、例えば、レーザー溶接により電気的な接続をより確実になされている。
正極外部端子21についても同様の構成を有し、封口体12に対してカシメ変形を以って固定がなされており、また、正極集電体41もこれにより封口体12および正極外部端子21に対して固定されている(図示を省略)。
4.製造方法
電池1の製造方法の一例について、図4から図8を用い説明する。
4.製造方法
電池1の製造方法の一例について、図4から図8を用い説明する。
(1)外部端子用部品220
先ず、外部端子21,22の形成のために用いる外部端子用部品220について、図4を用い説明する。
図4に示すように、本実施の形態に係る外部端子21,22の形成のためには、ブラインドリベット構造部を有する外部端子用部品220を用いる。外部端子用部品220は、有底円筒状の胴部220aと、その内部の孔に収納されたマンドレル2210を備える。マンドレル2210のZ軸方向下端には、縮径された首部を介して引張ヘッド2210aが連続している。
先ず、外部端子21,22の形成のために用いる外部端子用部品220について、図4を用い説明する。
図4に示すように、本実施の形態に係る外部端子21,22の形成のためには、ブラインドリベット構造部を有する外部端子用部品220を用いる。外部端子用部品220は、有底円筒状の胴部220aと、その内部の孔に収納されたマンドレル2210を備える。マンドレル2210のZ軸方向下端には、縮径された首部を介して引張ヘッド2210aが連続している。
胴部220aは、Z軸方向上部の外周面にネジ溝が形成されており、中程部分に、拡径されたフランジ部220cが形成されている。そして、フランジ部220cよりもZ軸方向下部は、外周面にネジ溝が形成されておらず、封口体12に開けられた貫通孔12bを挿通する挿通部220dとなっている。挿通部220dのZ軸方向下部には、孔が縮径された縮径部220hが形成され、当該部分にマンドレル2210の首部が嵌装されている。
外部端子用部品220においては、引張ヘッド2210aと胴部220aの底壁220fとは、実質的に隙間がなく、当接あるいは近接している。
なお、外部端子用部品220において、マンドレル2210は、鉄(Fe)系材料、銅(Cu)系材料、ニッケル(Ni)系材料を用い形成されており、胴部220aは、正極外部端子21用の部品ではアルミニウム(Al)系材料を用いられ、負極外部端子22用の部品では銅(Cu)系材料あるいはニッケル(Ni)系材料を用い形成されている。
なお、外部端子用部品220において、マンドレル2210は、鉄(Fe)系材料、銅(Cu)系材料、ニッケル(Ni)系材料を用い形成されており、胴部220aは、正極外部端子21用の部品ではアルミニウム(Al)系材料を用いられ、負極外部端子22用の部品では銅(Cu)系材料あるいはニッケル(Ni)系材料を用い形成されている。
(2)封口体12への外部端子用部品220の固定
次に、封口体12への外部端子用部品220の固定について、図5および図6を用い説明する。
図5に示すように、封口体12のZ軸方向上側に設けられたザグリ部12aに対して、当該ザグリ部12aの形状に相当する形状の絶縁部材32を載置する。このとき、封口体12のザグリ部12aの底面12cからZ軸方向下面に向けて設けられた貫通孔12bに対しても、絶縁部材32の中央の突出部分が挿入される(部分32c)。絶縁部材32の突出部分には、封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aと連通する貫通孔が設けられている。
次に、封口体12への外部端子用部品220の固定について、図5および図6を用い説明する。
図5に示すように、封口体12のZ軸方向上側に設けられたザグリ部12aに対して、当該ザグリ部12aの形状に相当する形状の絶縁部材32を載置する。このとき、封口体12のザグリ部12aの底面12cからZ軸方向下面に向けて設けられた貫通孔12bに対しても、絶縁部材32の中央の突出部分が挿入される(部分32c)。絶縁部材32の突出部分には、封口体12のザグリ部12aに沿う部分32aと連通する貫通孔が設けられている。
封口体12のZ軸方向下側の主面には、貫通孔12bの周辺に絶縁部材52が当接するよう配される。絶縁部材52にも、外部端子用部品220の挿通部220dの挿通を許す貫通孔52aが設けられている。そして、さらに絶縁部材52のZ軸方向下側の主面に当接するように、負極集電体42が配される。
なお、この時点においては、負極集電体42は、電極体10に対して接合されていない。また、正極集電体41についても同様である。
なお、この時点においては、負極集電体42は、電極体10に対して接合されていない。また、正極集電体41についても同様である。
上記に様に重ね合わせた、封口体12、絶縁部材32,52、および負極集電体42の各貫通孔を挿通するように、外部端子用部品220の挿通部220dのZ軸方向下側部分を挿通させる。外部端子用部品220は、フランジ部220cのZ軸方向下側面が絶縁部材32の底面32bに当接するまで挿通される。そして、この状態で、外部端子用部品220の底壁220fを含む挿通部220dの下部が負極集電体42よりもZ軸方向下側に突出する状態となる(図6(a)を参照)。
図6(a)に示すように、封口体12などを挿通した状態では、外部端子用部品220の引張ヘッド2210aが収納された部分、およびその直上の縮径部220hが負極集電体42の下面(内面)42aよりもZ軸方向の下方になっている。このとき、外部端子用部品220と絶縁部材32,52とは当接した状態となっている。
図6(b)に示すように、封口体12に対する外部端子用部品220の挿通状態を維持しながら、工具を用いてマンドレル2210をZ軸方向上向きに引っ張ることにより、引張ヘッド2210aもZ軸方向上向きに引っ張られる。これにより、挿通部220dの縮径部220hが座屈し始め、矢印C1,C2で指し示すように、Z軸に交差する方向に拡径し始める(座屈部220e)。このとき、引張ヘッド2210aがZ軸方向上向きに引っ張られる力により、当該座屈部220eとフランジ部220cとで、封口体12をその厚み方向に挟み込む力が加わる。
図6(b)に示すように、封口体12に対する外部端子用部品220の挿通状態を維持しながら、工具を用いてマンドレル2210をZ軸方向上向きに引っ張ることにより、引張ヘッド2210aもZ軸方向上向きに引っ張られる。これにより、挿通部220dの縮径部220hが座屈し始め、矢印C1,C2で指し示すように、Z軸に交差する方向に拡径し始める(座屈部220e)。このとき、引張ヘッド2210aがZ軸方向上向きに引っ張られる力により、当該座屈部220eとフランジ部220cとで、封口体12をその厚み方向に挟み込む力が加わる。
図6(c)に示すように、さらにマンドレル2210を引っ張って行くと、座屈部220eの座屈が進み、マンドレル2210が途中で破断して内部に残留する引張ヘッド221とマンドレル本体222とに分離する(矢印Dで指し示す部分)。そして、マンドレル本体222を除去することで、カシメ部22eとフランジ部22cとで封口体12の厚み方向を挟み込み、封口体12への負極外部端子22の固定、および負極外部端子22と負極集電体42との固定が完了する。
なお、正極外部端子21についても同様の工程を経て、封口体12への固定を行う。
(3)電極体10の形成
電極体10の形成について、図7を用い説明する。
図7に示すように、電極体10は、幅方向の一方の端部に長手方向に沿って芯体露出部を有する正極板と、幅方向の一方の端部に長手方向に沿って芯体露出部を有する負極板とを、間にセパレータを挟んだ状態で対向させ、当該状態で線Lを中心として巻回し、紙面に垂直な方向に押圧して扁平化することで形成される。
(3)電極体10の形成
電極体10の形成について、図7を用い説明する。
図7に示すように、電極体10は、幅方向の一方の端部に長手方向に沿って芯体露出部を有する正極板と、幅方向の一方の端部に長手方向に沿って芯体露出部を有する負極板とを、間にセパレータを挟んだ状態で対向させ、当該状態で線Lを中心として巻回し、紙面に垂直な方向に押圧して扁平化することで形成される。
電極体10では、巻回部10aに対して、X軸方向左側に正極板の巻回された芯体露出部10bが延出し、右側に負極板の巻回された芯体露出部10cが延出した状態である。各芯体露出部10b,10cでは、二点鎖線で抜き出した部分に示すように、巻回された状態の芯体露出部(図では、負極板の芯体露出部10c)のZ軸方向の中央部分が厚み方向に束ねられた状態となっている(集束部10d)。
なお、図示を省略しているが、正極板の芯体露出部10bについても、同様に集束されている。
(4)電極体10への集電体41,42の接合
電極体10への集電体41,42の接合について、図8を用い説明する。なお、図8では、負極板の芯体露出部10cへの負極集電体42の接合に係る部分だけを図示しているが、正極板の芯体露出部10bへの正極集電体41の接合についても同様である。
(4)電極体10への集電体41,42の接合
電極体10への集電体41,42の接合について、図8を用い説明する。なお、図8では、負極板の芯体露出部10cへの負極集電体42の接合に係る部分だけを図示しているが、正極板の芯体露出部10bへの正極集電体41の接合についても同様である。
図8に示すように、電極体10のX軸方向の右側に延出された負極板の芯体露出部10cにおける集束部10dに対し、負極集電体42の当接部分42cと、集電体受け部品44とを、厚み方向に挟み込むように当接させる。なお、この時点で、負極集電体42は、封口体12および負極外部端子22に固定されている。
そして、負極集電体42と集電体受け部品44とに抵抗溶接用電極を押し当て、複数箇所を溶接接合する。
そして、負極集電体42と集電体受け部品44とに抵抗溶接用電極を押し当て、複数箇所を溶接接合する。
以上のようにして、電極体10への集電体41,42の接合が完了する。なお、溶接点は、一箇所としてもよい。
(5)外装体11への電極体10の挿入および封口
外装体11内に電極体10を挿入する。
なお、外装体11と電極体10の最外面との間の電気的な絶縁を図るために、電極体10の外面を絶縁シートで覆っておく。
(5)外装体11への電極体10の挿入および封口
外装体11内に電極体10を挿入する。
なお、外装体11と電極体10の最外面との間の電気的な絶縁を図るために、電極体10の外面を絶縁シートで覆っておく。
そして、外装体11の開口縁と封口体12の外周部とを、例えば、レーザー溶接を用いて接合する。
(6)注液および注液孔の封止
次に、封口体12に設けられた注液孔から電解液を注液し、注液孔封止部材23により注液孔を封止して、電池1が完成する。
(6)注液および注液孔の封止
次に、封口体12に設けられた注液孔から電解液を注液し、注液孔封止部材23により注液孔を封止して、電池1が完成する。
5.効果
本実施の形態に係る電池1では、封口体12に固定されている外部端子21,22における胴部22aの一部外周面にネジ溝が形成されている。このため、電池1では、バスバーなどを結合するためのボルトと、封口体12に固定される外部端子21,22とを別に設け、それらを電気的に接続する構成に比べて、部品点数の削減が可能となる。このため、部品コストおよび製造コストを低減することができる。
本実施の形態に係る電池1では、封口体12に固定されている外部端子21,22における胴部22aの一部外周面にネジ溝が形成されている。このため、電池1では、バスバーなどを結合するためのボルトと、封口体12に固定される外部端子21,22とを別に設け、それらを電気的に接続する構成に比べて、部品点数の削減が可能となる。このため、部品コストおよび製造コストを低減することができる。
また、電池1では、外部端子21,22における封口体12に対する挿通箇所(挿通部22d)に、ブラインドリベット構造部を有し、当該ブラインドリベット構造部のカシメ変形を以って、外部端子21,22が封口体12に固定されている。このため、電池1では、プレスカシメにより、あるいはスピニングカシメとプレスカシメの二段カシメを行って外部端子を固定する場合に比べて、外部端子21,22の固定に係る加工の手間を省くことが可能となる。
従って、本実施の形態に係る電池1では、煩雑な工程を経ることなく封口体12に対して外部端子21,22を固定可能な構成を採用することで、製造コストの低減を図ることができる。
[その他の事項]
上記実施の形態に係る電池1は、胴部22aにおけるフランジ部22cよりも外側部分の全体にネジ溝が形成されていることとしたが、このように全体にネジ溝を形成する必要はない。バスバーなどの板厚分については、ネジ溝を形成する必要はなく、それよりも上部だけにネジ溝を形成するようにすることもできる。
[その他の事項]
上記実施の形態に係る電池1は、胴部22aにおけるフランジ部22cよりも外側部分の全体にネジ溝が形成されていることとしたが、このように全体にネジ溝を形成する必要はない。バスバーなどの板厚分については、ネジ溝を形成する必要はなく、それよりも上部だけにネジ溝を形成するようにすることもできる。
また、上記実施の形態に係る電池1では、外部端子21,22における胴部22aの底部に底壁22fが形成されている構成としたが、底壁22fを設けることは必須の要件ではない。例えば、胴部22aの底部が電池1内部に解放されている形態を採用する場合には、封口体12への外部端子21,22の固定の後に、筒内部に封止用の部材(例えば、樹脂など)を充填することで封止を行うこともできる。
また、上記実施の形態に係る電池1では、封口体12が導電性材料からなるとしたので、外部端子21,22と封口体12とが、間に絶縁部材31,32,52の介挿を以って、電気的に絶縁されているという構成を採用しているが、このような絶縁部材の介挿は必ずしも必須の構成ではない。例えば、外装体11および封口体12について、正極あるいは負極と電気的に接続されるような形態を採用する場合にあっては、当該極側についての外部端子を、封口体12との間に絶縁部材を介する必要はない。
また、上記実施の形態に係る電池1では、封口体12と外部端子21,22との間に介挿される絶縁部材として、絶縁部材31,32と絶縁部材52との組み合わせを以って構成することとしたが、一体の絶縁部材とすることもできる。これにより、更に部品点数の削減を行うことが可能となる。
また、上記実施の形態に係る電池1では、封口体12への外部端子21,22の固定に際して、集電体41,42も一緒に固定することとしたが、封口体12への外部端子21,22の固定とは別に集電体41,42を固定することとしてもよい。
また、上記実施の形態に係る電池1では、封口体12への外部端子21,22の固定に際して、集電体41,42も一緒に固定することとしたが、封口体12への外部端子21,22の固定とは別に集電体41,42を固定することとしてもよい。
また、上記実施の形態に係る電池1では、外部端子21,22と集電体41,42とを、それぞれ溶接接合することとしたが、必ずしも溶接接合する必要はない。
本発明は、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、電気自動車(PEV)や、蓄電システムなどに用いられ、低コストでの製造が可能な電池を実現するのに有用である。
1.電池
10.電極体
11.外装体
12.封口体
21.正極外部端子
22.負極外部端子
23.注液孔封止部材
31,32,52.絶縁部材
41.正極集電体
42.負極集電体
44.集電体受け部品
220.外部端子用部品
221,2210a.引張ヘッド
2210.マンドレル
10.電極体
11.外装体
12.封口体
21.正極外部端子
22.負極外部端子
23.注液孔封止部材
31,32,52.絶縁部材
41.正極集電体
42.負極集電体
44.集電体受け部品
220.外部端子用部品
221,2210a.引張ヘッド
2210.マンドレル
Claims (10)
- 有底筒状の外装体と、
正極板および負極板を有し、前記外装体の内部に収納される電極体と、
前記外装体における開口を封口する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔を挿通し、前記正極板または前記負極板の一方の極板に電気的に接続された外部端子と、
を備え、
前記外部端子は、前記封口体の外側への突出側において、外周部にネジ溝が形成された領域を有するとともに、前記封口体に対する前記外部端子の挿通箇所において、挿通内側部分がカシメ変形されてなるブラインドリベット構造部を有しており、当該ブラインドリベット構造部のカシメ変形により前記封口体に対して固定されている
ことを特徴とする電池。 - 前記外部端子は、前記挿通方向に沿った筒軸の有底筒状の胴部を有し、
前記胴部では、前記封口体の外側への突出根元部分に、前記貫通孔よりも大きな平面サイズを有するフランジ部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電池。 - 前記胴部の底部は、前記封口体よりも前記外装体内方側に配されており、
前記封口体の外側への突出側において、前記ネジ溝が形成されているのは、前記胴部の外周部における少なくとも一部である
ことを特徴とする請求項2に記載の電池。 - 前記封口体は、導電性材料からなり、
前記外部端子と前記封口体とは、間に電気絶縁部材の介挿を以って、電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電池。 - 前記電気絶縁部材は、前記封口体の外側主面に当接する第1電気絶縁部材と、前記封口体の内側主面に当接する第2電気絶縁部材との組み合わせを以って構成されており、
前記外部端子と前記一方の極板とは、一端部が前記一方の極板に電気的に接続され、他端部が前記第2電気絶縁部材と前記ブラインドリベット構造部のカシメ変形を受けた部分との間に介挿された集電体により電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項4に記載の電池。 - 前記第1電気絶縁部材、前記第2電気絶縁部材、および前記集電体の前記他端部には、前記封口体における前記貫通孔に相当する貫通孔がそれぞれ設けられており、
前記外部端子は、前記第1電気絶縁部材、前記封口体、前記第2電気絶縁部材、および前記集電体の前記他端部の各貫通孔を挿通しており、
前記集電体についても、前記ブラインドリベット構造部のカシメ変形により、前記封口体に固定されている
ことを特徴とする請求項5に記載の電池。 - 前記外部端子における前記ブラインドリベット構造体のカシメ変形された箇所と、前記集電体の前記他端部の少なくとも一部とは、溶接接続されている
ことを特徴とする請求項6に記載の電池。 - 前記外装体は、有底角筒形状であって、
前記封口体は、平面視において矩形である
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載の電池。 - 有底筒状の外装体を準備する工程と、
外部端子が固定された封口体を用い、前記外装体の開口を封口する工程と、
を備え、
前記封口体への前記外部端子の固定は、
棒状であって、一端側の外周部にネジ溝が形成された領域を有し、且つ、他端側にブラインドリベット構造部を有する端子部材を準備するサブ工程と、
前記端子部材における前記他端側を、前記封口体に設けられた貫通孔に挿通させるサブ工程と、
前記挿通状態を維持しながら、前記ブラインドリベット部分をカシメ固定するサブ工程と、
を経ることでなされる
ことを特徴とする電池の製造方法。 - カシメ固定するサブステップでは、正極集電体および負極集電体の内の対応する集電体も、前記外部端子に電気的に接続された状態で固定されている
ことを特徴とする請求項9に記載の電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012241002A JP2014093127A (ja) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 電池とその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2014093127A true JP2014093127A (ja) | 2014-05-19 |
Family
ID=50937089
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JP2012241002A Pending JP2014093127A (ja) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 電池とその製造方法 |
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JP (1) | JP2014093127A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018147829A (ja) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子及びその製造方法 |
JP7399147B2 (ja) | 2021-10-08 | 2023-12-15 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | 電池およびその製造方法 |
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-
2012
- 2012-10-31 JP JP2012241002A patent/JP2014093127A/ja active Pending
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