JP2015099657A - 電池 - Google Patents

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怜 和田
正志 首藤
Masashi Shudo
正志 首藤
昇 小池
Noboru Koike
昇 小池
秀男 志水
Hideo Shimizu
秀男 志水
山本 博史
Hiroshi Yamamoto
博史 山本
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Abstract

【課題】一例として、リードと電極端子との結合を良好に行うことができる電池を得る。【解決手段】実施形態にかかる電池は、容器と、蓋と、電極体と、集電部と、電極端子と、リードと、固定具と、を備えた。前記容器には、開口部が設けられた。前記蓋は、前記開口部を覆って前記容器に結合された。前記電極体は、一対の電極と前記一対の電極の間に介在した介在物とが巻かれ、前記容器内に収容された。前記集電部は、前記電極に設けられ、前記電極体における前記蓋側の端部から突出した。前記電極端子は、前記蓋に結合された。前記リードは、前記集電部と前記電極端子とに結合され、前記集電部と前記電極端子とを電気的に接続した。前記固定具は、前記リードを保持し、保持した前記リードを前記容器に固定した。【選択図】図12

Description

本発明の実施形態は、電池に関する。
従来、容器と、容器に結合された蓋と、容器に収容された電極体と、電極体から突出した集電部と、蓋に結合された電極端子と、集電部と電極端子とを電気的に接続したリードと、を備えた電池が知られている。
特開2009−146878号公報 特開2013−8559号公報
この種の電池では、一例として、リードと電極端子との結合を良好に行うことができることが望まれている。
実施形態にかかる電池は、容器と、蓋と、電極体と、集電部と、電極端子と、リードと、固定具と、を備えた。前記容器には、開口部が設けられた。前記蓋は、前記開口部を覆って前記容器に結合された。前記電極体は、一対の電極と前記一対の電極の間に介在した介在物とが巻かれ、前記容器内に収容された。前記集電部は、前記電極に設けられ、前記電極体における前記蓋側の端部から突出した。前記電極端子は、前記蓋に結合された。前記リードは、前記集電部と前記電極端子とに結合され、前記集電部と前記電極端子とを電気的に接続した。前記固定具は、前記リードを保持し、保持した前記リードを前記容器に固定した。
図1は、実施形態にかかる電池の一例を示す斜視図である。 図2は、実施形態にかかる電池の一例を示す断面図である。 図3は、実施形態にかかる電池の一例を示す分解斜視図である。 図4は、実施形態にかかる電池の一例を示す図であって、蓋が取り付けられていない状態を示す平面図である。 図5は、実施形態にかかる電池の容器の一例を示す斜視図である。 図6は、実施形態にかかる電池の一例の一部を示す断面図である。 図7は、実施形態にかかる電池の電極体および集電部の一例を示す斜視図である。 図8は、実施形態にかかる電池の電極体の一部の一例を示す断面図である。 図9は、実施形態にかかる電池における電極体の電極の一例を示す展開図である。 図10は、図9のX-X断面の一部を示す図である。 図11は、実施形態にかかる電池の電極体等の一例を示す斜視図である。 図12は、実施形態にかかる電池の一部の一例を示す分解斜視図である。 図13は、実施形態にかかる電池における電極体等を示す斜視図である。 図14は、実施形態にかかる電池の固定部材の一例を示す斜視図である。 図15は、実施形態にかかる電池の固定部材の一例を図14とは異なる方向からの視線で示す斜視図である。 図16は、実施形態にかかる電池の製造工程の一例を示す図である。
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、各図では、説明の便宜上、方向(X方向、Y方向、Z方向)が示されている。X方向、Y方向、およびZ方向は、相互に直交している。
本実施形態では、一例として、図1に示す電池1(組電池)は、直列に接続された複数の単電池4(単位電池、図2,3参照)を有し、本実施形態では、一例として、二次電池(蓄電池、充電式電池)として構成されている。なお、複数の単電池4は、並列に接続されていてもよい。電池1は、種々の装置や、機械、設備等に設置されうる。一例として、電池1は、自動車(車両)等の移動体や家庭用のテレビや商用のPOS(point of sales)システムに電力を供給する定置型の電源装置に搭載されうる。
また、本実施形態では、一例として、電池1(単電池4)は、リチウムイオン二次電池として構成されている。リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う。正極材料としては、例えば、マンガンや、ニッケル、リン酸鉄等が用いられ、負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム(LTO)等の酸化物系材料や、一般式Li(1−y)NbNb(7+δ)(Mは、TiおよびZrから成る群から選択される少なくとも1種であり、x、yおよびδは、それぞれ0≦x≦6、0≦y≦1および−1≦δ≦1を満たす数)で表されるニオブ複合酸化物等の酸化物材料、炭素系材料等が用いられる。また、電解質(一例としては電解液)としては、例えば、フッ素系錯塩(LiBF4)等のリチウム塩が配合された炭酸エチレンや炭酸ジエチル等の有機溶媒等が用いられる。
また、本実施形態では、一例として、図1〜3に示すように、電池1は、容器2(ケース、筐体)と、蓋3(蓋部、覆部、カバー)と、容器2に収容された電極体5(蓄電体、蓄電部)と、を備えている。
容器2および蓋3は、本実施形態では、一例として、合成樹脂材料を含む材料によって構成されうる。容器2および蓋3は、例えば、絶縁性を有した合成樹脂材料(例えば、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)や、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等)で構成されうる。また、容器2および蓋3の合成樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えば、PEや、PP、PMP等のオレフィン樹脂、PETや、PBT、PEN等のポリエステル系樹脂、POM樹脂、PA6、PA66、PA12等のポリアミド系樹脂、PPS樹脂、LCP樹脂等の結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂、あるいは、PSや、PC、PC/ABS、ABS、AS、変性PPE、PES、PEI、PSF等の非結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂を、用いることができる。なお、容器2および蓋3は、アルミニウム(アルミニウム合金)等で構成されてもよい。
容器2は、一例として、図4,5に示すように、略直方体状の外観を呈している。また、容器2は、底壁2a(壁、横壁、外壁)と、相互に対向した二つの側壁2b(壁、立壁、外壁、側壁)と、相互に対向した二つの端壁2c(壁、立壁、外壁、側壁)と、を有している。底壁2aは、略矩形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。また、底壁2aは、XZ平面に沿って延びている。側壁2bは、略矩形状(例えば長方形状)の板状に形成されている。また、側壁2bは、底壁2aの短手方向(Z方向)の端部に接続され、底壁2aと交差する方向(本実施形態では一例として直交する方向、XY平面)に沿って延びている。端壁2cは、略矩形状(例えば長方形状)の板状に形成され、底壁2aの長手方向(X方向)の端部に接続されている。また、端壁2cは、底壁2aと交差する方向(本実施形態では一例として直交する方向、YZ平面)に沿って延びている。また、側壁2bは、隣接する端壁2cと接続されている。また、容器2には、底壁2aの反対側の面2g(上面、端面)が設けられている。面2gは、側壁2bおよび端壁2cのそれぞれにおける底壁2aとは反対側の端面を含む。
また、容器2には、複数の凹部2d(収容部)が設けられている。凹部2dは、底壁2aに向かって凹状に面2gに設けられており、一方側(Y方向側)に開放されている。すなわち、面2gには、凹部2dの開口部2d1が設けられている。また、凹部2dは、底壁2aの長手方向(X方向)に薄く端壁2c(YZ平面)に沿った偏平な直方体状に形成されている。開口部2d1は、容器2に設けられた開口部の一例である。そして、同じ形状(幅、広さ、深さ)の複数の凹部2dが、一定のピッチ(間隔)で、底壁2aの長手方向(凹部2dの厚さ方向、重なり方向、X方向)に沿って列状に並べられている。互いに隣接した二つの凹部2dは、隔壁2e(壁、縦壁、内壁)で区分されている(隔てられている)。また、本実施形態では、一例として、底壁2a、側壁2b、端壁2c、および隔壁2eは、一体成形されている。
また、本実施形態では、一例として、図2,3に示すように、蓋3は、容器2の面2gに面した面3a(下面)と、面3aの反対側の面3b(上面)と、を有している。蓋3は、面3aが容器2の面2gに載せられた状態で、複数の凹部2dの開口部2d1を覆う。蓋3で覆われることにより、凹部2dがそれぞれ区分されるとともに、凹部2dと蓋3とで囲まれた室4aが構成される。すなわち、室4aは、底壁2aや、側壁2b、端壁2c、隔壁2e、蓋3等によって囲まれている。また、本実施形態では、一例として、蓋3は、容器2に熱溶着によって結合(接合)されている。詳細には、蓋3の面3aと容器2の面2gとが熱溶着(溶融)される。熱溶着の方法(加熱手段)は、例えば、熱板や超音波、レーザ等を用いたものであってよい。
また、本実施形態では、一例として、図2,3に示すように、単電池4は、室4aを構成する部分(底壁2aや、側壁2b、端壁2c、隔壁2e、蓋3)と、室4a内に収容された電極体5(電極群、コイル部、蓄電部)と、室4a内に収容された電解質(図示せず)と、電極体5に電気的に接続された一対の電極端子6,7(出力端子)と、を有している。複数の単電池4は、導電部材8(バスバー)によって電気的に接続されている。
本実施形態では、一例として、一対の電極端子6,7のうちの一方の電極端子6(第一の電極端子)が正極端子であり、一対の電極端子6,7のうちの他方の電極端子7(第二の電極端子)が負極端子である。電極端子6,7は、金属材料(導電材料)によって構成されている。また、一対の電極端子6,7は、一例として、図2に示すように、底壁2aの短手方向に間隔をあけて蓋3に結合(固定)されている。電極端子6,7は、蓋3に設けられた貫通部3c(貫通孔、開口部)を貫通している。貫通部3cの周縁(縁、端部)と電極端子6,7との間の隙間は、図示されないシール部(一例としては、接着剤、シール部材等)で埋められ、シールされる。また、電極端子6,7のうち蓋3の面3bから蓋3の外側に突出した部分は、蓋の面3bに突出して設けられた壁3dによって、囲まれて保護されている。また、本実施形態では、壁3dによって、導電部材8も囲まれている。電極端子6,7の容器2側の端部には、後述するリード9と電気的に接続される接続面6a,7aが設けられており、接続面6a,7bは、室内4a(凹部2d)内に位置されている。
また、本実施形態では、一例として、図2,図6に示すように、蓋3は、電極端子6,7(図6では、電極端子7は図示せず)を囲んだ第一部分3e(部分)と、第一部分3eを囲んだ第二部分3f(部分)と、を有している。第一部分3eは、電極端子6,7毎に設けられている。第一部分3eと第二部分3fの材料は、異なっていてもよいし、同じであってもよい。
本実施形態では、一例として、まず、電極端子6,7の周囲に比較的高い圧力が印加されながら第一部分3eが成形され、その後、第一部分3eの周囲に第二部分3fが成形される(二重成形)。これにより、一例としては、第一部分3eの成形時に比較的高い圧力を印加することができるので、第一部分3eと電極端子6,7との密着性がより高まりやすい。また、一例としては、第一部分3eの材料として、第二部分3fの材料より電極端子6,7の材料(金属材料)と密着性が高い材料を用いることができる。一例としては、第一部分3eの材料は結晶性材料であり、第二部分3fの材料は、第一部分3eと同種材料が望ましいので、第二部分3fの材料も結晶性材料であることが好適である。なお、第二部分3fは、非結晶性材料であってもよい。また、一例としては、第一部分3eの材料として、第二部分3fの材料より融点の低い材料を用いることができる。こうすることで、一例としては、第二部分3fを成形する際に、第一部分3eより温度が高く流動性を有した状態の(固化される前の)第二部分3fの材料によって第一部分3eが加熱され、第一部分3eが部分的に軟化して、第一部分3eと第二部分3fあるいは電極端子6,7との密着性がより高まる場合がある。
また、本実施形態では、一例として、第一部分3eの体積は、第二部分3fの体積より小さい。具体的には、一例として、第一部分3eは電極端子6,7の周辺部(近傍)に設けられ、蓋3の他の部分は、第二部分3fである。よって、本実施形態によれば、一例としては、第一部分3eの成形時の圧力が第二部分3fの成形時の圧力より高まりやすく、電極端子6,7と第一部分3eとの密着性がより高まりやすい。なお、第一部分3eと第二部分3fとの境界部分は、合成樹脂材料同士であるため、電極端子6,7と第一部分3eとの境界部分に比べると、気密性がより高まりやすい。さらに、第一部分3eの材料と第二部分3fの材料とに同種の物質あるいは同じ物質を含めておくことにより、第一部分3eと第二部分3fとの密着度がより一層高くなり、気密性がより一層高まりやすい。本実施形態では、一例として、第一部分3eの材料としては、PA6、PA66、PA12等のポリアミド系樹脂、PPS樹脂等の結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂を用いることができ、第二部分3fの材料としては、第一部分3eの材料と同種の結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂が好適である。なお、第二部分3fの材料として、変性PPE、PES、PEI、PSF等の非結晶性樹脂およびそれらのアロイ樹脂を用いてもよい。
また、本実施形態では、一例として、蓋3の第一部分3eは、蓋3における電極端子6,7の貫通方向(蓋3の厚さ方向)に沿った軸回りの回転体として構成されている。すなわち、第一部分3eの当該軸に垂直な断面は、環状(円環状)である。よって、本実施形態によれば、一例としては、第一部分3eの成形の際、および第二部分3fの成形の際に、電極端子6,7と第一部分3eとの境界部分、および第一部分3eと第二部分3fとの境界部分での圧力のばらつきが抑制されやすい。
また、電極端子6,7と第一部分3eとの境界部分、および第一部分3eと第二部分3fとの境界部分には、凹凸構造4bが設けられている。凹凸構造4bは、蓋3の厚さ方向に沿った軸回りに環状(円環状)に設けられている。よって、本実施形態によれば、一例としては、境界部分における経路が長くなり、境界部分における抵抗が増大するため、より気密性が高まりやすい。凹凸構造4bは、第二部分3fに埋め込まれた凸部を含む。こうすることで、一例としては、第二部分3fを成形する際に、第一部分3eより温度が高く流動性を有した状態の(固化される前の)第二部分3fの材料によって該凸部が加熱され、該凸部が部分的に軟化あるいは溶融して、第一部分3eと第二部分3fとの密着性がより高まる場合がある。
また、本実施形態では、一例として、図2に示すように、蓋3には、注液口3gが設けられている。注液口3gは、一例として、一対の電極端子6,7間に位置されている。この注液口3gから容器2内に電解液が入れられる。注液口3gは、ねじ等の塞部材12によって塞がれている。また、塞部材12は、蓋3に設けられた環状の壁3hと壁3hに結合(接合)された覆部材13とによって覆われている。
また、本実施形態では、一例として、図7に示すように、電極体5は、長円状断面の偏平形状を有している。電極体5は、一例として、図8に示すように、シート状の一対の電極5a,5bと、電極5a,5b間に配置されたシート状の介在物5c,5d(セパレータ)と、を有している。本実施形態では、一例として、一対の電極5a,5bのうちの一方の電極5aが正電極であり、一対の電極5a,5bのうちの他方の電極5bが負電極である。本実施形態では、一例として、介在物5c、電極5a、介在物5d、および電極5bがこの順で重ねられた層状体5eが複数回巻かれて(折り畳まれて、折り返されて)、電極体5が構成されている。なお、図8には、電極体5の一端部5fで層状体5eが2回巻かれた部分のみが示されている。層状体5eは、図7に示されるように、端部5fとこの端部5fと反対側の端部5gとで屈曲されるとともに、端部5fと端部5gとの間では平坦に積み重ねられて複数回に亘って巻かれる。また、電極体5は、端部5fと端部5gとを接続した一対の端部5h,5i(端面)を有しており、一対の端部5h,5iは、一対の電極5a,5bの幅方向の端部を含む。電極体5は、端部5hが蓋3側に位置される姿勢で、容器2内に収容されている。すなわち、端部5hは、電極体5における蓋3側の端部の一例である。
また、図9,10に示すように、電極5aは、帯状の集電体5a1(図10)と、集電体5a1の少なくとも一方の面(図9,10の例では、両面)に設けられた活物質層5a2(正極活性物質)と、を有している。また、集電体5a1には、該集電体5a1の長辺の複数箇所から短辺方向に突出(延出)した短冊状の集電タブ5a3(凸部、突出部、突出タブ、延出部)が設けられている。電極5bも電極5aと同様の形状を有し、帯状の集電体5b1と、集電体5b1の少なくとも一方の面(図9,10の例では、両面)に形成された活物質層5b2(負極活性物質)と、を有している。また、集電体5b1には、該集電体5b1の長辺の複数箇所から短辺方向に突出した短冊状の集電タブ5b3が設けられている。一例として、集電タブ5a3,5b3は、それぞれ、基材から集電体5a1,5b1が打ち抜き加工されることにより形成される。集電体5a1,5b1は、一例として、金属箔によって構成される。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔等であってよい。
また、本実施形態では、一例として、図7に示すように、電極5a,5bを含む層状体5eが巻かれて構成された電極体5の端部5hにおいて、その片側半周部分で、電極5aの複数の集電タブ5a3および電極5bの複数の集電タブ5b3が導出されている。複数の集電タブ5a3は、厚さ方向に相互に重ねられて、集電部20A(第一の集電部)を構成し、複数の集電タブ5b3は、厚さ方向に相互に重ねられて集電部20B(第二の集電部)を構成している。集電部20A,20B(集電タブ5a3,5b3)は、可撓性を有しており、本実施形態では、一例として、概略S字状に湾曲されている。なお、集電部20A,20Bは、1つの集電タブ5a3,5b3から構成されていてもよい。また、集電部20A,20Bには、複数の集電タブ5a3,5b3の先端部のそれぞれを束ねる保護部材(保護リード、中間リード、接続部材、図示せず)を設けることができる。保護部材は、一例として、複数の集電タブ5a3,5b3の先端部を挟み込む形状とすることができる。また、保護部材は、導電材料、一例として、集電タブ5a3,5b3と同じ材料によって構成されうる。
本実施形態では、一例として、図3,4に示すように、電極体5は、凹部2dに収容される。すなわち、凹部2dは電極体5を収容した収容部の一例である。また、一つの凹部2dには、一つの電極体5が収容されている。凹部2dに電極体5が収容されることで、複数の電極体5は、その厚さ方向(配列方向、重なり方向、X方向)に重ねられる。各凹部2dには、電解質(図示せず)が入れられる。
また、本実施形態では、一例として、図2に示すように、集電部20Aは、リード9A(導電部材、第一のリード)を介して電極端子6に電気的に接続され、集電部20Bは、リード9B(導電部材、第二のリード)を介して電極端子7に電気的に接続されている。詳細には、リード9A,9Bは、集電部20A,20Bと電極端子6,7とに結合され(間に介在し)、集電部20A,20Bと電極端子6,7とを電気的に接続している。なお、以後、リード9A,9Bを特段に区別しないで説明する場合、リード9A,9Bをリード9ともいう。
本実施形態では、一例として、図11に示すように、リード9は、基部9aと、基部9aから電極体5に向けて突出した接続部9bと、を有している。一例として、基部9aは、平板状の外観を呈しており、基部9aには、蓋3に面する平坦な接続面9c(面、接続部)が設けられている。また、接続部9bは、一例として、基部9aに対して折り曲げ形成されて、平板状の外観を呈している。リード9Aは、接続面9cが電極端子6の接続面6aに結合され、接続部9bが集電部20Aの先端部に結合される。一方、リード9Bは、接続面9cが電極端子7の接続面7aに結合され、接続部9bが集電部20Bの先端部に結合される。リード9(接続面9c)と電極端子6,7(接続面6a,7a)との結合、およびリード9(接続部9b)と集電部20A,20Bとの結合は、例えば、レーザ溶接や超音波溶接などによってなされうる。
また、本実施形態では、一例として、図2,3,12,13に示すように、電池1は、リード9を保持した固定具10を備えている。固定具10は、保持したリード9を容器2に固定している(位置決めしている)。固定具10は、二つのリード9および集電部20A,20Bを覆った一対の固定部材11A,11Bを有している。一対の固定部材11A,11Bは、少なくとも二つのリード9の側方および集電部20A,20Bの側方を覆っている。一対の固定部材11A,11Bは、一対のリード9の並び方向(Z方向)と直交する方向(Y方向)で相互に重ねられた状態で容器2に取り付けられて、一対のリード9の並び方向と直交する方向でリード9を挟み込んで保持している。本実施形態では、一例として、一対の固定部材11A,11Bは、容器2への取り付け姿勢(取り付け位置)が異なるが、相互に同形状であるので、それらを特段に区別しないで説明する場合は、固定部材11A,11Bを固定部材11ともいう。
本実施形態では、一例として、図13ないし図15に示すように、固定部材11は、一対のリード9の並び方向(Z方向)に延在した基部11aと、基部11aにおける一対のリード9の並び方向の両端部から相互に同じ方向に延出した一対の延出部11b,11cと、を有している。
また、固定部材11は、二つの端面11d,11e(対向面、面、先端面)と、端面11dと端面11eとに亘った亘面11fと、を有している。端面11d,11eは、延出部11b,11cの先端部に設けられた面であり、一対のリード9の並び方向(Z方向)で相互に間隔をあけて位置されて、両方とも同一方向に向けられている。本実施形態では、一例として、端面11d,11eは、YZ平面に沿って設けられている。また、亘面11fは、リード9A,9Bと集電部20A,20Bとを覆った面11g(内面、覆面、面)と、面11gの反対側の面11h(外面)と、面11gと面11hとを接続した一対の面11i,11jと、を含む。面11iは、蓋3に面し、面11jは、面11iの反対側の面であって、電極体5の端部5hに面する。面11g〜11jは、基部11aと一対の延出部11b,11cとに含まれる。本実施形態では、固定部材11Aの端面11dと固定部材11Bの端面11eとが相互に対向し、固定部材11Aの端面11eと固定部材11Bの端面11dとが相互に対向する。本実施形態では、固定部材11Aの端面11d,11eが第一の面の一例であり、固定部材11Bの端面11d,11eが第二の面の一例である。
また、本実施形態では、一例として、固定部材11には、基部11aの面11gから突出した壁11k(仕切壁)が設けられている。壁11kは、一対の延出部11b,11cの略中間位置に位置されている。壁11kの先端部には、切欠11m(凹部)が設けられている。一対の固定部材11が相互に結合された状態では、一方の壁11kの先端部が、他方の壁11kの切欠11m内に位置されて、一対の壁11kは、一対の固定部材11間の空間を二つに仕切る壁10aを構成している。つまり、壁10aは、リード9Aとリード9Bとの間に位置されている。壁10aは、リード9Aとリード9Bとの間を絶縁する。なお、一対の壁11k間には、隙間が有ってもよいし、無くてもよい。
また、本実施形態では、一例として、固定部材11の面11gには、リード9が嵌められる溝部11n(嵌部)がリード9毎に設けられている。一方のリード9が嵌められる溝部11nは、端面11dを貫通して壁11kに至り、他方のリード9が嵌められる溝部11nは、端面11eを貫通して壁11kに至る。別の言い方をすると、一対の溝部11nが壁11kによって仕切られている。
また、本実施形態では、一例として、端面11d,11eのそれぞれには、凸部11pと凹部11qとが設けられている。端面11dと端面11eとでは、凸部11pと凹部11qとの位置が逆となっている。本実施形態では、一例として、凸部11pと凹部11qとは、容器2に対する電極体5の挿入方向(Y方向の逆方向)に沿って並べて設けられている。一対の固定部材11A,11Bが相互に組み付けられる際、固定部材11Aの端面11dに設けられた凸部11pおよび固定部材11Aの端面11eに設けられた凸部11pは、それぞれ固定部材11Bの端面11eに設けられた凹部11qおよび固定部材11Bの端面11dに設けられた凹部11qに嵌め合わされ(挿入され)、凸部11pが凹部11qに当たる。一方、固定部材11Bの端面11dに設けられた凸部11pおよび固定部材11Bの端面11eに設けられた凸部11pは、それぞれ固定部材11Aの端面11eに設けられた凹部11qおよび固定部材11Aの端面11dに設けられた凹部11qに嵌め合わされ(挿入され)、凸部11pが凹部11qに当たる。
本実施形態では、一例として、凸部11pの周面は、先端部に向かうにつれて径が小さくなるテーパー形状となっている一方、凹部11qの周面は、底部に向かう程径が小さくなるテーパー形状となっている。そして、凸部11pの周面が凹部11qの周面に当接した状態で、凸部11pが凹部11qに嵌る(圧入される)。このとき、凸部11pの先端部と凹部11qの底部とは相互に離間している。凸部11pは、一例として、強度的に方向性のばらつきが無いまたは少ない円柱状が好適であり、凹部11qは、強度的に方向性のばらつきが無いまたは少ない円筒状が好適であるが、その他の形状であってもよい。本実施形態では、一例として、固定部材11Aに設けられた凸部11pおよび凹部11qと、固定部材11Bに設けられた凸部11pおよび凹部11qとの少なくとも一方(一例として、両方)が弾性変形して、一対の固定部材11A,11Bに相互に離れる向きの反発力を付与する。該反発力によって一対の固定部材11A,11Bと凹部2d(容器2)との間に比較的大きな摩擦力が生じて、一対の固定部材11A,11Bが凹部2dに比較的強固に固定される。なお、別例として、凸部11pの周面の径と凹部11qの周面の径とが一定であって、凸部11pの長さが凹部11qの深さよりも長い形状とされて、凸部11pの先端部と凹部11qの底部とが当接するようにしてもよい。この場合、凸部11pは、凹部2dに一対の固定部材11が圧縮(弾性変形)され、一対の固定部材11A,11Bに相互に離れる向きの反発力を付与する。本実施形態では、固定部材11Aの端面11d,11eに設けられた凸部11pと凹部11qとが、第三の嵌部の一例であり、固定部材11Bの端面11d,11eに設けられた凸部11pと凹部11qとが、第四の嵌部の一例である。
また、本実施形態では、一例として、固定部材11の面11hには、複数の凸部11r(第二の嵌部)が設けられている。凸部11rは、一例として、基部11aに一対と、延出部11bに一つ設けられている。基部11aに設けられた一方の凸部11rは、壁11kに対して一方の延出部11b側に位置され、基部11aに設けられた他方の凸部11rは、壁11kに対して他方の延出部11c側に位置されている。また、凸部11rは、面11fから面11jに向かって延出している。凸部11rは、容器2に設けられた凹部2h(第一の嵌部)と嵌め合わされる(挿入される)。ここで、容器2の凹部2hは、各凸部11rに対応して設けられている。凹部2hは、各凹部2dの開口部2d1の縁部に設けられている。凹部2hは、面2gから凹部2dの底部に向かって延出している。凸部11rは、対応する凹部2hに嵌められて、凹部2dの底面2h1に当たって位置決めされる。なお、容器2に凸部(第一の嵌部)が設けられ、該凸部が嵌められる凹部(第二の嵌部)が固定部材11に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、一例として、図4に示すように、凹部2h(凸部11r)は、各電極端子6,7毎に設けられている。詳細には、凹部2hは、容器2と蓋3との対向方向(Y方向に沿った方向)での視線で、電極端子6,7の周囲に複数(一例として、3個)設けられている。一例として、容器2と蓋3との対向方向での視線で、電極端子6,7の周囲に設けられた複数の凹部2hを直線で結んだ領域T内に、電極端子6,7の中心部(重心)が位置されている。
次に、電池1の製造工程の一例を説明する。まず、リード9が取り付けられた電極体5が容器2の各凹部2dに収容される。ここで、リード9は、集電体20A,20Bと結合されているが、集電体20A,20Bは可撓性を有しているので、集電体20A,20Bによる支持だけでは、リード9の位置が不安定となってしまう。このため、本実施形態では、一対の固定部材11が、リード9を保持した状態で電極体5の端部5hに載せられて、電極体5とともに凹部2dに収容される。このとき、固定部材11の凸部11pが容器2の凹部2hに挿入され、凸部11pの挿入方向前方側の端部が凹部2hの底部に当たり、凸部11pが凹部2hに位置決めされる(嵌められる)。また、このとき、凸部11pおよび凹部11qとの少なくとも一方(一例として、両方)が弾性変形することで、一対の固定部材11A,11Bに相互に離れる向きの反発力が付与され、一対の固定部材11A,11Bと凹部2d(容器2)との間に比較的大きな摩擦力が生じて、一対の固定部材11A,11Bが凹部2dに比較的強固に固定される。このようにして、容器2の凹部2dに嵌められた固定部材11によってリード9が容器2に固定される。
次に、容器2に蓋3が熱溶着され、容器2の面2gと蓋3の面3aとが溶融結合する。この熱溶着がされる前では、一例として、図16に示すように、容器2と蓋3とが重ねられた状態で、リード9と電極端子6,7(図16では電極端子6の例が示されている)との間に隙間Sがあけられている。そして、容器2と蓋3とが加熱されて溶融することで、リード9の接続面9cと電極端子6,7の接続面6a,7aとが密着して、隙間Sが無くなる。この際、リード9は固定部材11によって容器2に固定されているので、リード9が電極端子6,7によって押圧されても、リード9の接続面9cが傾くことが抑制される。また、本実施形態では、容器2と蓋3との対向方向での視線で、電極端子6,7の周囲に設けられた複数の凹部2dを直線で結んだ領域T内に、電極端子6,7の中心部(重心)が位置されているので、電極端子6,7からリード9に作用した荷重が良好に容器2に分散され、リード9(接続面9c)が傾くことがより抑制される。これにより、リード9の接続面9cと電極端子6,7の接続面6a,7aとが略平行な状態で接する。
次に、各電極端子6,7が、対応するリード9にレーザ溶接等によって結合(溶着)される。このとき、リード9A,9Bが容器2に対して固定(位置決め)されているので、電極端子6,7とリード9との結合が良好に行われる。本実施形態では、一例として、容器2には、複数の凹部2dが設けられ、各凹部2dに電極体5が収容されていることにより、容器2と蓋3との結合の前に、リード9と電極端子6,7とを結合させることが比較的難しいため、容器2と蓋3とを結合させた後に(容器2と蓋3とが結合した状態で)、リード9と電極端子6,7とを結合させている。
以上説明したように、本実施形態では、一例として、集電部20A,20Bと電極端子6,7とに結合され、集電部20A,20Bと電極端子6,7とを電気的に接続したリード9が、固定具10によって、容器2に固定されている。したがって、本実施形態によれば、一例として、容器2と蓋3とが結合した状態で、リード9と電極端子6,7との結合を良好に行うことができる。リード9が、固定具10によって容器2に固定されていることにより、容器2と蓋3とが結合した状態で、リード9と電極端子6,7との結合を良好に行うことができる。
また、本実施形態では、一例として、固定具10は、リード9および集電部20A,20Bを覆った一対の固定部材11を有している。したがって、本実施形態によれば、一例として、組み立て時等に、リード9および集電部20A,20Bを固定部材11によって保護しやすい。
また、本実施形態では、一例として、一対の固定部材11は、リード9の並び方向(Z方向)と直交する方向(X方向)でリード9を挟み込んでいる。したがって、本実施形態によれば、一例として、一対の固定部材11が各リード9を良好に保持しやすい。
また、本実施形態では、一例として、一対の固定部材11には、リード9が嵌められた溝部11nが設けられている。したがって、本実施形態によれば、一例として、一対の固定部材11がリード9を良好に保持しやすい。
また、本実施形態では、一例として、容器2に凹部2hが設けられ、固定具10に、凹部2hと嵌め合わされた凸部11rが設けられている。したがって、本実施形態によれば、凹部2hと凸部11rとの嵌め合いによって、固定具10が容器2に良好に位置決めされるので、容器2への固定具10の取り付けがしやすい。
また、本実施形態では、一例として、電池1は、一対の電極5a,5bのうちの一方に設けられた集電部20Aと、一対の電極5a,5bのうちの他方に設けられた集電部20Bと、電極端子6と、電極端子7と、集電部20Aと電極端子6とに結合され、集電部20Aと電極端子6とを電気的に接続したリード9Aと、集電部20Bと電極端子7とに結合され、集電部20Bと電極端子7とを電気的に接続したリード9Bと、を備えている。そして固定具10は、リード9Aとリード9Bとの間に位置された壁10aを有している。したがって、本実施形態によれば、リード9Aとリード9Bとの接触が壁10aによって規制され、リード9Aとリード9Bとの間が絶縁される。
また、本実施形態では、一例として、一方の固定部材11Aには、端面11d,11eが設けられ、他方の固定部材11Bには、固定部材11Aの端面11d,11eに面した端面11d,11eが設けられている。そして、固定部材11Aの端面11d,11eに、凸部11pおよび凹部11qが設けられ、固定部材11Bの端面11d,11eに、固定部材11Aに設けられた凸部11pおよび凹部11qに嵌め合わされた凸部11pおよび凹部11qが設けられている。したがって、本実施形態では、一例として、固定部材11A,11B同士が凸部11pと凹部11qによって相互に位置決めされるので、容器2への固定具10の取り付けがしやすい。
また、本実施形態では、一例として、固定部材11Aに設けられた凸部11pおよび凹部11qと、固定部材11Aに設けられた凸部11pおよび凹部11qとの少なくとも一方が弾性変形して、一対の固定部材11A,11Bに相互に離れる向きの反発力を付与する。したがって、本実施形態によれば、一例として、反発力によって一対の固定部材11A,11Bと凹部2dとの間に比較的大きな摩擦力が生じて、一対の固定部材11A,11Bが凹部2dに強固に固定される。ここで、上記反発力を得るためには、一例として、容器2の材料および蓋3の材料は、固定具10の材料よりもヤング率が大きいことが好適である。これにより、容器2および蓋3の剛性が固定具10の剛性よりも高くなりやすく、固定部材11A,11Bの反発力を受け止めやすくなる。また、容器2および蓋3には、電解液による影響を受けにくい高い耐薬品性が求められる。一方、固定具10の材料は、反発力を得るための十分な弾性があり且つ耐薬品性の高いものが好適である。これらの条件を満たす材料の一例として、容器2および蓋3の材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を主材としガラス繊維で強化された合成樹脂材料で構成し、固定具10の材料をポリプロピレン(PP)としてよい。
また、本実施形態では、一例として、容器2および蓋3は、相互に対向した状態で相互に溶着され、電極端子6,7とリード9とは、相互に固定され、凹部2hは、容器2と蓋3との対向方向での視線で、電極端子6,7の周囲に複数設けられている。本実施形態によれば、一例として、電池1の製造の際等に、電極端子6,7からリード9に作用した荷重が容器2に分散されるので、リード9が動くことが抑制される。
また、本実施形態では、一例として、容器2と蓋3との対向方向での視線で、電極端子6,7の周囲に設けられた複数の凹部2dを直線で結んだ領域T内に、電極端子6,7の中心部(重心)が位置されている。したがって、本実施形態によれば、一例として、電極端子6,7からリード9に作用した荷重がより良好に容器2に分散されるので、リード9が動くことがより抑制される。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、容器や蓋の材質は、必要な部分で絶縁を確保しつつ、金属材料とすることもできる。また、各構成要素のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。また、電池は、複数の電極体を有するものに限るものでなく、電極体を一つだけ有する構成であってもよい。
1…電池、2…容器、2d1…開口部、2h…凹部(第一の嵌部)、3…蓋、5…電極体、5a,5b…電極、5c…介在物、5h…端部、6…電極端子(第一の電極端子)、7…電極端子(第二の電極端子)、9…リード(第一のリード、第二のリード)、10…固定具、11,11A,11B…固定部材、11d,11e…端面(第一の面、第二の面)、11n…溝部(嵌部)、11p…凸部(第三の嵌部、第四の嵌部)、11q…凹部(第三の嵌部、第四の嵌部)、11r…凸部(第二の嵌部)、20A…集電部(第一の集電部)、20B…集電部(第二の集電部)。

Claims (12)

  1. 開口部が設けられた容器と、
    前記開口部を覆って前記容器に結合された蓋と、
    一対の電極と前記一対の電極の間に介在した介在物とが巻かれ、前記容器内に収容された電極体と、
    前記電極に設けられ、前記電極体における前記蓋側の端部から突出した集電部と、
    前記蓋に結合された電極端子と、
    前記集電部と前記電極端子とに結合され、前記集電部と前記電極端子とを電気的に接続したリードと、
    前記リードを保持し、保持した前記リードを前記容器に固定した固定具と、
    を備えた電池。
  2. 前記固定具は、前記リードを覆った一対の固定部材を有した請求項1に記載の電池。
  3. 前記一対の固定部材は、前記リードの並び方向と直交する方向で前記リードを挟み込んだ請求項2に記載の電池。
  4. 前記一対の固定部材には、前記リードが嵌められた嵌部が設けられた請求項2または3に記載の電池。
  5. 前記容器に第一の嵌部が設けられ、
    前記固定具に、前記第一の嵌部と嵌め合わされた第二の嵌部が設けられた請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電池。
  6. 一対の前記電極のうちの一方に設けられた第一の前記集電部と、
    一対の前記電極のうちの他方に設けられた第二の前記集電部と、
    第一の前記電極端子と、
    第二の前記電極端子と、
    前記第一の集電部と前記第一の電極端子とに結合され、前記第一の集電部と前記第一の電極端子とを電気的に接続した第一の前記リードと、
    前記第二の集電部と前記第二の電極端子とに結合され、前記第二の集電部と前記第二の電極端子とを電気的に接続した第二の前記リードと、
    を備え、
    前記固定具は、前記第一のリードと前記第二のリードとの間に位置された壁を有した請求項1ないし5のいずれか一項に記載の電池。
  7. 一方の前記固定部材には、第一の面が設けられ、
    他方の前記固定部材には、前記第一の面に面した第二の面が設けられ、
    前記第一の面に、第三の嵌部が設けられ、
    前記第二の面に、前記第三の嵌部に嵌め合わされた第四の嵌部が設けられた請求項2、3または4に記載の電池。
  8. 前記第三の嵌部と前記第四の嵌部との少なくとも一方が弾性変形して、一対の固定部材に相互に離れる向きの反発力を付与する請求項7に記載の電池。
  9. 前記容器および前記蓋は、相互に対向した状態で相互に溶着され、
    前記電極端子と前記リードとは、相互に固定され、
    前記第一の嵌部は、前記容器と前記蓋との対向方向での視線で、前記電極端子の周囲に複数設けられた請求項5に記載の電池。
  10. 前記容器と前記蓋との対向方向での視線で、前記電極端子の周囲に設けられた複数の前記第一の嵌部を結んだ領域内に、前記電極端子の中心部が位置された請求項9に記載の電池。
  11. 前記容器の材料は、前記固定部材の材料よりもヤング率が大きい請求項2,3,4,7,8または9に記載の電池。
  12. 前記容器には、複数の収容部が設けられ、
    各前記収容部に前記電極体が収容された請求項1ないし11のいずれか一項に記載の電池。
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