JP2015046301A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体を確実に固定することが可能な二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】二次電池１は、電流遮断機構１０５の反転板１２０に電気的に接続される、貫通孔が設けられた集電端子１０１と、貫通孔に挿入される突出部１５５を有する、樹脂製の絶縁部材１５０とを備え、集電端子１０１体の貫通孔の外周側には、突出部１５５に沿って延在するフランジ部と、フランジ部の外周側に位置する座繰り部とが設けられ、突出部１５５は熱かしめにより座繰り部に入り込むとともにフランジ部を抱え込んで集電端子１０１に固定されている。【選択図】図１

Description

この発明は二次電池に関し、より特定的には電流遮断機構を備えた二次電池に関するものである。

従来、電流遮断機構を有する二次電池は、たとえば特開２０１２−２３０９０５号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１２−２３０９０５号公報

特許文献１では、タブ受入部を有する集電タブホルダーに集電体が挿入されて保持される構成が開示されている。この構成では、集電体を確実に固定できないという問題があった。

そこで、この発明では、集電体を確実に固定することが可能な二次電池を提供することを目的とするものである。

この発明に従った二次電池は、電流遮断機構の反転板に電気的に接続される、貫通孔が設けられた集電体と、貫通孔に挿入される突出部を有する、樹脂製のホルダーとを備え、集電体の貫通孔の貫通孔の外周側には、突出部に沿って延在するフランジ部と、フランジ部の外周側に位置する座繰り部とが設けられ、突出部は熱かしめにより座繰り部に入り込むとともにフランジ部を抱え込んで集電体に固定されている。

上記のように構成された二次電池においては、突出部は熱かしめにより座繰り部に配置こむとともにフランジ部を抱え込んで集電体に固定されているため、熱変形した樹脂が座繰り部内にとどまりフランジ部を抱え込んで固定されるため、集電体を確実に固定することが可能となる。

実施の形態１に従った二次電池における集電端子の保持構造を説明するための断面図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た二次電池における集電端子の保持構造の斜視図である。 図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図３で示す集電端子の保持構造の第一製造工程を示す断面図である。 図３で示す集電端子の保持構造の第二製造工程を示す断面図である。 図３で示す集電端子の保持構造の第三製造工程を示す断面図である。 図３で示す集電端子の保持構造の第四製造工程を示す断面図である。 実施の形態２に従った二次電池における集電端子の保持構造を示す断面図である。 実施の形態３に従った二次電池における集電端子の保持構造を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態において、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰り返さない。

（実施の形態1）
図１は、実施の形態１に従った二次電池における集電端子の保持構造を説明するための断面図である。図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た二次電池における集電端子の保持構造の斜視図である。図１および図２を参照して、二次電池１は、電池ケース３０内において電解液が含浸されたセパレータを介して正極と負極とが積層して巻かれた構造を採用している。

電池ケース３０からは正極１００および負極が突出しており、正極１００および負極はケース内の巻回体と接続されている。電池ケース３０は、角形、円柱形などの様々な形状を採用することが可能である。電池ケース３０の端面に設けられた封口板１４０に正極１００および負極が配置されている。

二次電池１の正極１００は、封口板１４０に設けられる。封口板１４０には貫通孔１４１が形成されており、貫通孔１４１に接続端子１３０が嵌め合わせられている。

封口板１４０の内側（電池ケース３０の内部側）には、樹脂製の絶縁部材１５０が配置されている。絶縁部材１５０の貫通孔１５１に接続端子１３０が嵌め合わせられている。

接続端子１３０は電池ケース３０内において径が大きくなる形状であり、大径部分に反転板１２０が溶接されている。反転板１２０は、中央部が軸方向に突出した形状とされている。接続端子１３０は導電部材１６０にかしめられて接続されている。

電解液が電池ケース３０内に封入されている。電解液の種類としては、二次電池１としてリチウムイオン電池を採用する場合には非水電解液が用いられる。非水電解液は、非水溶媒、および、支持電解質としてのリチウム塩に加え、添加材を含んでもよい。なお、二次電池１は必ずしもリチウム二次電池に限られず、リチウム以外の活物質を用いた二次電池であってもよい。

電流遮断機構１０５は、反転板１２０を含む。反転板１２０の圧力感知面１２１が集電端子１０１の薄肉部分１１１に溶接されている。

電流遮断機構１０５が作動する前には、電流は、集電端子１０１、薄肉部分１１１、圧力感知面１２１、反転板１２０、接続端子１３０を流れる。これにより二次電池１から外部へ電力が供給される。充電時には逆方向に電流が流れる。

図３は、図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３を参照して、絶縁部材１５０と集電端子１０１とは集電端子保持部５０９により接合されている。絶縁部材１５０は突出部１５５を有しており、突出部１５５が貫通孔５０１に嵌まり合う。集電端子１０１は貫通孔５０１の周囲にフランジ部５０２を有する。フランジ部５０２は環状に形成されている。フランジ部５０２の外側には座繰り部５０３が環状に設けられている。座繰り部５０３に突出部１５５の余剰部分１５６が入り込んでいる。

なお、フランジ部５０２は断続的に設けられていてもよいが、全周にわたって環状に設けられているほうが集電端子１０１の保持の観点や集電端子１０１の加工の観点からは好ましい。

図４から図７は、図３で示す集電端子の保持構造を示す断面図である。図４を参照して、まず、貫通孔５０１に絶縁部材が挿入されていない状態の集電端子１０１を準備する。座繰り部５０３の深さＨ１とフランジ部５０２の高さＨ２との間に差が設けられている。

図５を参照して、集電端子１０１の貫通孔５０１に突出部１５５を嵌合させる。このとき、突出部１５５と貫通孔５０１との間には隙間Ｗが設けられる。この状態で加熱された熱板５１０を矢印５１１で示す方向に移動させて熱板５１０と突出部１５５を近接させる。

図６を参照して、熱板５１０と突出部１５５を接触させる。熱板５１０の熱により樹脂からなる突出部１５５の先端は溶融して矢印１５８で示す方向に流れて余剰部分１５６が座繰り部５０３へ入り込む。

図７を参照して、熱板５１０を図６で示す位置からさらに集電端子１０１へ近接させて、最終的には熱板５１０を集電端子１０１に接触させる。これにより、より多くの樹脂が座繰り部５０３に入り込み、図３で示す集電端子保持部５０９が完成する。

以上のように構成された二次電池１では、集電端子１０１の貫通孔５０１の外周側には、突出部１５５に沿って延在するフランジ部５０２と、フランジ部５０２の外周側に位置する座繰り部５０３とが設けられ、突出部１５５は熱かしめにより座繰り部５０３に入り込むとともにフランジ部５０２を抱え込んで集電端子１０１に固定されている。絶縁部材１５０の熱変形は図６で示すように内側に巻き込むように進行するため、内周にフランジ部５０２を設けることでフランジ部５０２を抱え込むように熱かしめをすることが可能となる。

熱変形した絶縁部材１５０がフランジ部５０２を抱え込むことで集電端子１０１の水平方向への強固な保持が可能となる。熱変形した樹脂は座繰り部５０３内にとどまり、過剰に外側に広がることを抑制することができる。座繰り部５０３の深さＨ１とフランジ部５０２の高さＨ２とで破断高さＨ３（＝Ｈ１−Ｈ２）を規定することができる。

フランジ部５０２は、熱かしめの垂直方向の強度を決定する破断高さＨ３を一定値に規定することで強度のばらつきの小さい信頼性の高い端子保持を実現することができる。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に従った二次電池における集電端子の保持構造を示す断面図である。図８を参照して、実施の形態２に従った集電端子１０１のフランジ部５０２はテーパー形状である点で実施の形態１に従った集電端子１０１と異なる。この場合、フランジ部５０２がテーパー形状であるために、フランジ部５０２のテーパー面と余剰部分１５６とが当接しやすくなる。

なお、図８ではフランジ部５０２の厚みが先端に近づくにつれて小さくなる順テーパー形状である場合を説明しているが、フランジ部５０２の厚みが先端に近づくにつれて大きくなる逆テーパー形状を採用してもよい。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に従った二次電池における集電端子の保持構造を示す断面図である。図９を参照して実施の形態３に従った集電端子１０１では座繰り部外周面１０１ａの高さが集電端子一般面１０１ｂよりも高くした構成を採用している。破断高さＨ３を維持することができれば、集電端子一般面１０１ｂの高さを低くすることが可能である。ただし、限られた電池内空間を利用するためには、座繰り部外周面１０１ａの高さは集電端子一般面１０１ｂと同じとすることが好ましい。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、二次電池１としては、リチウム二次電池だけでなく、集電端子１０１を有するさまさまな二次電池とすることができる。さらに、二次電池は、車載用、据置用、携帯用などの用途で用いることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、電流遮断機構を備えた二次電池の分野において用いることができる。

１ 二次電池、３０ 電池ケース、１００ 正極、１０１ 集電端子、１０５ 電流遮断機構、１１１ 薄肉部分、１２０ 反転板、１２１ 圧力感知面、１３０ 接続端子、１４０ 封口板、１５０ 絶縁部材、１６０ 導電部材、５０１ 貫通孔、５０２ フランジ部、５０３ 座繰り部。

Claims (1)

1. 電流遮断機構の反転板に電気的に接続される、貫通孔が設けられた集電体と、
   前記貫通孔に挿入される突出部を備えた、樹脂製のホルダーとを備え、
   前記集電体の貫通孔の貫通孔の外周側には、前記突出部に沿って延在するフランジ部と、前記フランジ部の外周側に位置する座繰り部とが設けられ、
   前記突出部は熱かしめにより前記座繰り部に入り込むとともに前記フランジ部を抱え込んで前記集電体に固定されている、二次電池。

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