JP2015095441A - Secondary battery structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の電池ケース内の圧力が所定レベルを超えたときに電流を遮断する電流遮断機構を具備する二次電池構造に関する。 The present invention relates to a secondary battery structure including a current interruption mechanism that interrupts current when a pressure in a battery case of a secondary battery exceeds a predetermined level.
従来から、リチウムイオン電池等の二次電池には、電池ケース内の圧力が所定レベルを超えたことを検知して電流を遮断する電流遮断機構を具備するものがある。
電流遮断機構は、電池ケース内の圧力が所定レベルを超えたときに、集電板およびリベットに接合される反転板を変形させて、反転板と集電板との接続部を分離するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, some secondary batteries such as lithium ion batteries include a current interrupting mechanism that detects that the pressure in the battery case exceeds a predetermined level and interrupts the current.
The current interrupt mechanism is a mechanism that deforms the current collecting plate and the reversing plate joined to the rivet when the pressure in the battery case exceeds a predetermined level, and separates the connecting portion between the reversing plate and the current collecting plate. is there.
特許文献1に開示される技術では、反転板と正極集電板との間にシール材を配置して、リベットの外側に配置される下ガスケットの凸部をかしめることで、リベット、反転板、およびシール材を固定する。
これにより、特許文献1に開示される技術では、シール材を圧縮した状態で固定して、電池ケース内部のシール性を確保している。
In the technique disclosed in
Thereby, in the technique disclosed in
特許文献1に開示される技術では、下ガスケットの凸部をかしめる都合上、電流遮断機構ががたついてしまう可能性がある。
このようながたつきを抑制するための構造としては、リベットと下ガスケットとをインサート成形する構造が考えられる。この場合には、反転板と正極集電板との間にシール材を圧縮した状態で固定できない、つまり、シール材を配置できない可能性がある。
このような場合においては、下ガスケット等に電解液が付着している状態で電流を遮断したとき等に、電流を遮断した後も前記電解液を介してリベットに電流が流れてしまう可能性がある。
In the technique disclosed in
As a structure for suppressing such rattling, a structure in which a rivet and a lower gasket are insert-molded can be considered. In this case, there is a possibility that the sealing material cannot be fixed in a compressed state between the reversing plate and the positive electrode current collector plate, that is, the sealing material cannot be arranged.
In such a case, when the current is interrupted while the electrolyte is attached to the lower gasket or the like, the current may flow to the rivet through the electrolyte even after the current is interrupted. is there.
以上のように、従来技術においては、電流遮断機構のがたつきの抑制と絶縁性能の向上とを両立できなかった。 As described above, in the prior art, it has been impossible to achieve both suppression of rattling of the current interrupt mechanism and improvement of insulation performance.
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、電流遮断機構のがたつきの抑制と絶縁性能の向上とを両立できる二次電池構造を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a secondary battery structure capable of achieving both suppression of rattling of the current interrupt mechanism and improvement of insulation performance.
本発明に係る二次電池構造は、二次電池の蓋体を固定するリベットと、前記リベットを覆う絶縁部材と、集電板および前記リベットに接合される反転板とを備え、前記二次電池の電池ケース内の圧力が所定レベルを超えたときに前記反転板を変形させることによって、前記反転板と前記集電板との接続部を分離して電流を遮断する電流遮断機構を具備する二次電池構造であって、前記リベットと前記絶縁部材とをインサート成形してインサート成形部材を成形し、前記リベットおよび前記反転板の接合部と、前記インサート成形部材の外縁部との間に凹部または凸部を設ける、ものである。 A secondary battery structure according to the present invention includes a rivet that fixes a lid of a secondary battery, an insulating member that covers the rivet, a current collector plate, and a reversing plate joined to the rivet, and the secondary battery. And a current interrupting mechanism for interrupting current by separating the connecting portion between the reversing plate and the current collector plate by deforming the reversing plate when the pressure in the battery case exceeds a predetermined level. In the secondary battery structure, the rivet and the insulating member are insert-molded to form an insert-molded member, and a recess or a gap is formed between the joint of the rivet and the reverse plate and the outer edge of the insert-molded member. Protrusions are provided.
本発明に係る二次電池構造において、前記リベットおよび前記反転板の前記接合部は、前記リベットと前記反転板とを溶接によって接合することで形成される溶接部であり、前記二次電池構造は、前記溶接部と前記インサート成形部材の外縁部との間に凹部を設ける、ものである。 In the secondary battery structure according to the present invention, the joining portion of the rivet and the reversing plate is a welded portion formed by joining the rivet and the reversing plate by welding, and the secondary battery structure is A recess is provided between the weld and the outer edge of the insert-molded member.
本発明は、電流遮断機構のがたつきの抑制と絶縁性能の向上とを両立できる、という効果を奏する。 The present invention has an effect that it is possible to achieve both suppression of rattling of the current interrupt mechanism and improvement of insulation performance.
以下では、本実施形態の二次電池構造について説明する。 Below, the secondary battery structure of this embodiment is demonstrated.
図1および図2に示すように、二次電池構造は、電池ケース11内の圧力が所定レベルを超えたことを検知して電流を遮断する電流遮断機構30を具備する二次電池1の構造に関するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the secondary battery structure is a structure of the
まず、二次電池1の構成について説明する。
First, the configuration of the
なお、本実施形態において、二次電池1はリチウムイオン電池であるものとするが、これに限定されるものでない。
In addition, in this embodiment, although the
二次電池1は、上面が開口した有底角筒状の電池ケース11に電極体20を収納し、電池ケース11を蓋体12で封缶して電池ケース11内に電解液を注液することで製造される。
蓋体12は、外部端子13(正極端子および負極端子)と電気的に接続されるZ端子14を支持する。蓋体12とZ端子14との間には、上側絶縁部材15が介装される。
電極体20は、両端部に集電板16が接合されることで集電板16と電気的に接続される。
In the
The
The
電流遮断機構30は、二次電池1の正極側(図1における左側)のZ端子14と集電板16との間に配置される。図2に示すような動作前の電流遮断機構30は、Z端子14と集電板16とを電気的に接続する。また、電流遮断機構30が動作した際には、Z端子14と集電板16とが電気的に分断される。
二次電池構造は、このような電流遮断機構30を具備する二次電池1に用いられる。
The
The secondary battery structure is used for the
次に、二次電池構造が用いられる電流遮断機構30の構成について説明する。
Next, the structure of the electric
図2に示すように、電流遮断機構30は、インサート成形部材40、ガスケット51、および反転板52を備える。
As shown in FIG. 2, the
インサート成形部材40は、リベット41とホルダー42とからなる部材である。
The
リベット41は、アルミニウム等を素材として形成される。
リベット41は、下側の内径寸法および外径寸法が、上側の内径寸法および外径寸法よりも大径に形成される略円筒形状の部材であり、上側の小径部分である小径部41aと、下側の大径部分である大径部41bを有している。
The
The
リベット41の小径部41aは、上端部が蓋体12(より詳細には、蓋体12に載置されるZ端子14および上側絶縁部材15)より上方に突出する。
The
リベット41の大径部41bは、蓋体12の下方、すなわち、電池ケース11の内側に配置される。大径部41bの下端部は、その内径寸法および外径寸法が、他の部分の内径寸法および外径寸法よりもさらに大径に形成される(図2の溶接部52aの内側に示す二点鎖線参照)。
The large-
二次電池構造では、このような大径部41bの下端部に凹部41cを形成する。凹部41cは、底面視略円状の溝である。凹部41cは、断面視略U字状に形成される。
In the secondary battery structure, the
リベット41は、小径部41aの上端部をかしめることでZ端子14と上側絶縁部材15と蓋体12とガスケット51とを一体的に固定する。
これにより、リベット41は、Z端子14と電気的に接続される。
The
Thereby, the
ホルダー42は、樹脂を素材として形成される。
ホルダー42は、上方へ円形状に窪んだような形状に形成される。ホルダー42は、上側が下側よりも小さく開口する。
ホルダー42の内径寸法は、リベット41の大径部41bの外径寸法と同等に形成される。リベット41の大径部41bは、ホルダー42の内側に配置される。
The
The
The inner diameter dimension of the
つまり、本実施形態のホルダー42は、本発明に係るリベットを覆う絶縁部材である。
That is, the
二次電池構造では、リベット41とホルダー42とをインサート成形してインサート成形部材40を成形する。
つまり、二次電池構造では、リベット41を金型に挿入し、前記金型とリベット41の間の空間に溶融状態の樹脂を注入し、リベット41を覆うホルダー42を成形する。
In the secondary battery structure, the
That is, in the secondary battery structure, the
ガスケット51は、樹脂等を素材として形成される。
ガスケット51は、上側の外径寸法が下側の外径寸法よりも小さい断面視略L字状の略筒形状に形成され、蓋体12とリベット41との間に介装される。ガスケット51の下側(大径部側)の外径寸法は、ホルダー42の上側の開口部の内径寸法と同等に形成される。ガスケット51の下側の外周面は、ホルダー42の上側の開口部に接触する。
The
The
このように、ホルダー42およびガスケット51は、蓋体12とリベット41との間に介装され、蓋体12とリベット41とを電気的に絶縁する。
As described above, the
反転板52は、アルミニウムを素材とした略円板形状に形成される。
反転板52の略中央部は、下方向に向けて窪んでいる。図3に示すように、反転板52の厚み(上下方向の長さ寸法)は、リベット41の凹部41cの深さ(上下方向の長さ寸法)と略同一となっている。
The reversing
The substantially central portion of the reversing
反転板52をリベット41に接続する際には、反転板52は、リベット41の大径部41bの下端部の内側に配置される。このとき、大径部41bの下端部の内周面と反転板52の外周面との間には、所定の隙間が形成される(図3の溶接部52aの内側に示す二点鎖線参照)。
リベット41の大径部41bの下端部に配置された反転板52は、外周縁部が全周にわたって隙間なく溶接されることによってリベット41の大径部41bの下端部に接合され、リベット41と電気的に接続される(図3に黒塗りの三角で示すレーザおよび溶接部52a参照)。
When connecting the reversing
The reversing
このように、リベット41および反転板52の接合部は、リベット41と反転板52とを溶接によって接合することで形成される溶接部52aである。
Thus, the joint part of the
以下では、溶接前に形成される大径部41bの下端部の内周面と反転板52の外周面との間の隙間(反転板52の径方向に沿った距離)を「溶接部隙間C」と表記する。
Hereinafter, a gap (a distance along the radial direction of the reversing plate 52) between the inner peripheral surface of the lower end portion of the large-
本実施形態の二次電池構造では、反転板52とリベット41の大径部41bの下端部とをジグザグ溶接する。つまり、二次電池構造では、反転板52の周方向に沿って波打つように溶接する。
これにより、二次電池構造は、反転板52の位相によって溶接部隙間Cがばらついた場合でも、反転板52の外周縁部を局所的に溶接できるため、溶接溶け込み深さを安定化することができる。
In the secondary battery structure of the present embodiment, the reversing
As a result, the secondary battery structure can locally weld the outer peripheral edge portion of the
図2に示すように、反転板52の中央部は、集電板16の上面に対して、全周にわたって隙間なく溶接されることによって接合され、集電板16と電気的に接続される(図2に示す溶接部52b参照)。
つまり、反転板52は、溶接によって集電板16およびリベット41に接合される。
As shown in FIG. 2, the central portion of the reversing
That is, the
集電板16の反転板52と接合される部分は、その厚みが部分的に薄くなっている。また、集電板16の溶接部52bよりも外側には、切欠部16aが形成される。
The thickness of the portion of the
このように、二次電池構造では、リベット41とホルダー42とをインサート成形することで、ホルダー42を集電板16にかしめることなく、ホルダー42を蓋体12に固定している。
As described above, in the secondary battery structure, the
これによれば、二次電池構造では、ホルダー42を集電板16にかしめて固定した場合と比較して、電流遮断機構30のがたつきを抑制できる。
According to this, in the secondary battery structure, rattling of the current interrupt
このような電流遮断機構30を具備する二次電池1の電池ケース11の圧力が上昇したとき、反転板52の下側の空間と上側の空間との間には圧力差が生じる。
When the pressure of the
電流遮断機構30は、反転板52の下側の圧力(電池ケース11内の圧力)が所定レベルを超えたときに、反転板52の下側と上側との圧力差によって、反転板52を上向きに反るように変形させる。
これにより、電流遮断機構30は、集電板16を切欠部16aで破断して、反転板52と集電板16との接続部を分離して電流を遮断する。
When the pressure on the lower side of the reversing plate 52 (pressure in the battery case 11) exceeds a predetermined level, the current interrupting
As a result, the current interrupt
ここで、ホルダー42等に電解液が付着している場合、電流遮断機構30が電流を遮断した後(反転板52を変形させた後)も、ホルダー42等に付着した電解液を介して集電板16からリベット41に電流が流れてしまう可能性がある。
Here, when the electrolytic solution adheres to the
そこで、二次電池構造では、リベット41の大径部41bの下端部に凹部41cを形成することでリベット41の下面に起伏を設けている。
Therefore, in the secondary battery structure, a undulation is provided on the lower surface of the
これによれば、図4に示すように、二次電池構造は、リベット41の沿面距離を延ばすことができる。
つまり、二次電池構造は、集電板16からホルダー42までの上下方向に沿った距離と、インサート成形部材40および反転板52の下面の沿面距離とを合算した距離L、すなわち、電流が流れる距離を延ばすことができる。
従って、二次電池構造は、電流遮断機構30が電流を遮断した後で前記電解液を介して電流を流れにくくすることができるため、電流遮断機構30の絶縁性能を向上できる。
According to this, as shown in FIG. 4, the secondary battery structure can extend the creeping distance of the
That is, in the secondary battery structure, a distance L that is the sum of the distance along the vertical direction from the
Therefore, since the secondary battery structure can make it difficult for the current to flow through the electrolyte after the current interrupt
このように、二次電池構造は、インサート成形によって成形されるリベット41に凹部41cを形成することで、電流遮断機構30のがたつきの抑制と絶縁性能の向上とを両立できる。
As described above, in the secondary battery structure, by forming the
なお、二次電池構造では、リベット41またはホルダー42の下端部、すなわち、インサート成形部材40の下端部の溶接部52aよりも外側に凹凸を設ければよい。
In the secondary battery structure, the
例えば、図5に示すように、二次電池構造では、凹部41cに代えてリベット41に凸部141cを形成しても構わない。
また、図6に示すように、二次電池構造では、ホルダー42に凹部142aまたは凸部242aを形成しても構わない。
For example, as shown in FIG. 5, in the secondary battery structure, a
In addition, as shown in FIG. 6, in the secondary battery structure, the
これにより、二次電池構造は、電流遮断機構30が電流を遮断した後で前記電解液を介して流れる電流の距離(前記距離L)を延ばすことができるため、電流遮断機構30の絶縁性能を向上できる。
As a result, the secondary battery structure can extend the distance of the current flowing through the electrolytic solution (the distance L) after the current interrupting
このように、二次電池構造では、リベット41および反転板52の接合部(溶接部52a)と、インサート成形部材40の外縁部との間に凹部41c・142aまたは凸部141c・242aを設ける。
As described above, in the secondary battery structure, the
なお、インサート成形部材に形成する凹部または凸部の断面形状は、本実施形態に限定されるものでない。インサート成形部材に形成する凹部または凸部の断面形状は、例えば、図7(a)に示す凹部241cのような略V字状、図7(b)に示す凹部341cのような略半円状であっても構わない。
In addition, the cross-sectional shape of the recessed part or convex part formed in an insert molding member is not limited to this embodiment. The cross-sectional shape of the concave portion or the convex portion formed in the insert molding member is, for example, a substantially V shape such as a
ここで、本実施形態のように、リベット41とホルダー42とでインサート成形部材40を成形した場合において、樹脂の収縮バラツキの影響で、リベット41が引っ張られてしまう場合がある。また、リベット41は、インサート成形時の温度上昇によって変形してしまう場合がある。
つまり、本実施形態のようにインサート成形部材40を成形した場合、リベット41の形状寸法、すなわち、溶接部隙間Cの公差がばらついてしまう可能性がある。
Here, when the
In other words, when the
そこで、図2および図3に示すように、本実施形態の二次池構造では、リベット41の大径部41bの下端部に凹部41cを形成することで、大径部41bの下端部に空気層を形成している。
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, in the secondary pond structure of the present embodiment, the
これによれば、二次電池構造は、リベット41とホルダー42とをインサート成形してインサート成形部材40を構成する際の、樹脂部材であるホルダー42の熱収縮バラツキを低減し、かつ一定にすることができる。
According to this, in the secondary battery structure, when the
これにより、二次電池構造は、溶接部隙間Cの公差のバラツキを低減し、かつ一定にできる。
このため、二次電池構造は、リベット41と反転板52との接合部が溶接部52aである場合でも、リベット41と反転板52との溶接部位における溶接深さを安定化させることができる。
つまり、二次電池構造は、溶接品質を向上できるとともに溶接不良を低減できる。
Thereby, the secondary battery structure can reduce the variation of the tolerance of the weld gap C and can be made constant.
For this reason, the secondary battery structure can stabilize the welding depth at the welded portion between the
That is, the secondary battery structure can improve welding quality and reduce welding defects.
また、二次電池構造は、インサート成形部材40の下端部に凹部41cを形成することで、溶接部52aの熱容量を減少させることができ、溶接時における溶接部52aへの入熱量を低減して、溶接により発生する熱によるリベット41の変形を抑制できる。
また、リベット41と反転板52との溶接により発生する熱を、凹部41cから放出できるため、リベット41の変形を抑制するとともに、溶接時の溶け込み深さを反転板52の厚みまでに留めることができる。
Further, the secondary battery structure can reduce the heat capacity of the welded
Further, since heat generated by welding of the
以上のように、二次電池構造では、リベット41と反転板52との接合部が溶接部52aである場合に、インサート成形部材40の下端部に凹部41cを形成することで、電流遮断機構30のがたつきの抑制と絶縁性能の向上とを両立できるだけでなく、電流遮断機構30の動作圧を安定化させることもできるのである。
As described above, in the secondary battery structure, when the joint between the
さらに、二次電池構造は、溶接時における溶接部52aへの入熱量を低減することで、リベット41と反転板52との溶接に要する設備コストを低減できる。
Furthermore, the secondary battery structure can reduce the equipment cost required for welding the
このように、二次電池構造は、溶接部52aとインサート成形部材40の外周縁部(外縁部)との間に凹部41cを設ける。
As described above, in the secondary battery structure, the
1 二次電池
11 電池ケース
12 蓋体
16 集電板
30 電流遮断機構
40 インサート成形部材
41 リベット
41c 凹部
42 ホルダー(絶縁部材)
52 反転板
52a 溶接部(接合部)
141c 凸部
DESCRIPTION OF
52
141c Convex part
Claims (2)
前記リベットと前記絶縁部材とをインサート成形してインサート成形部材を成形し、
前記リベットおよび前記反転板の接合部と、前記インサート成形部材の外縁部との間に凹部または凸部を設ける、
二次電池構造。 A rivet for fixing a lid of the secondary battery; an insulating member that covers the rivet; a current collector; and a reversing plate joined to the rivet, wherein the pressure in the battery case of the secondary battery is at a predetermined level. A secondary battery structure comprising a current interrupting mechanism for interrupting current by separating the connecting part between the inversion plate and the current collector plate by deforming the inversion plate when exceeding,
Insert molding the rivet and the insulating member to form an insert molding member,
Providing a concave or convex portion between the joint of the rivet and the reversing plate and the outer edge of the insert molded member;
Secondary battery structure.
前記リベットと前記反転板とを溶接によって接合することで形成される溶接部であり、
前記二次電池構造は、
前記溶接部と前記インサート成形部材の外縁部との間に凹部を設ける、
請求項1に記載の二次電池構造。 The joint of the rivet and the reversing plate is
A welded portion formed by joining the rivet and the reverse plate by welding;
The secondary battery structure is:
Providing a recess between the weld and the outer edge of the insert molded member;
The secondary battery structure according to claim 1.
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