JP2015099699A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極組立体をケース本体に収容するときに、被覆部が導電部材とタブ側端面との間に入り込むことを抑制することができる蓄電装置を提供すること。
【解決手段】二次電池10において、電極組立体14は正極タブ群38及び負極タブ群を備え、正極タブ群38及び負極タブ群は、根本側曲げ部27と、延出部28と、導通部Wと、を有する。導電部材カバー75は、正極導電部材41及び負極導電部材と第2側壁12dとの間に配置される第1の側壁部77及び第2の側壁部78を備える。また、導電部材カバー75は、第2の側壁部78の電極組立体14側の端部よりケース11内側に向けて延び、かつ第2の側壁部78に対して鈍角を成して延びるとともに、傾斜を持って形成されたガイド壁79を備える。
【選択図】図4
【解決手段】二次電池10において、電極組立体14は正極タブ群38及び負極タブ群を備え、正極タブ群38及び負極タブ群は、根本側曲げ部27と、延出部28と、導通部Wと、を有する。導電部材カバー75は、正極導電部材41及び負極導電部材と第2側壁12dとの間に配置される第1の側壁部77及び第2の側壁部78を備える。また、導電部材カバー75は、第2の側壁部78の電極組立体14側の端部よりケース11内側に向けて延び、かつ第2の側壁部78に対して鈍角を成して延びるとともに、傾斜を持って形成されたガイド壁79を備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、導電部材をケースから絶縁する導電部材カバーと、電極組立体をケース本体から絶縁する薄膜状の絶縁部材と、を備える蓄電装置に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としての二次電池が搭載されている。二次電池としては、電極組立体がケース内に収容され、ケースが、ケース本体と蓋を溶接して形成されているものがある。また、電極組立体は、シート状の正極電極と負極電極を両者を絶縁した状態で積層して構成されるとともに、薄膜状の絶縁部材によって覆われている。
上記電極組立体では、正極電極のタブには正極の導電部材が接続されるとともに、負極電極のタブには負極の導電部材が接続されている。また、正極の導電部材には正極の電極端子が電気的に接続され、負極の導電部材には負極の電極端子が電気的に接続されている。さらに、電極組立体は、正極電極及び負極電極におけるタブの突出した縁部が集まって形成されたタブ側端面を備える。一方、絶縁部材は、タブ側端面よりも蓋側へはみ出す被覆部を有し、その被覆部が各極のタブ、及び各極の導電部材を側方から覆ってケース本体から絶縁している。
このような二次電池の製造方法の一つに、電極組立体と蓋とを予め一体化し、その電極組立体を絶縁部材で覆った状態で、絶縁部材とともに電極組立体をケース本体内に挿入した後、蓋をケース本体に溶接する方法がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、蓋に固設された各極の電極端子に、タブ側端面から突出した各極のタブを溶接により接続し、その後、電極組立体を絶縁部材とともにケース本体内に収容して蓋とケース本体とを接合している。
ところで、二次電池の製造方法において、電極組立体を絶縁部材とともにケース本体内に収容する際、その後に行われる蓋とケース本体との接合を考慮すると、電極組立体のケース本体への収容が完了した時点で、蓋がケース本体の開口端に支持又は嵌合しているのが好ましい。
ところが、特許文献1のように、蓋に各極の電極端子が固設され、各電極端子に同極のタブが接続されていると、蓋と電極組立体とは、各極のタブを介して繋がっているだけであり、各タブは、例えば各電極内の集電体である金属箔の一部であることから、タブによって蓋と電極組立体とが相対移動可能になってしまっている。
このため、電極組立体をケース本体に収容していく途中に、蓋が、タブ側端面から離れるように変位してしまうとともに、被覆部も変位してしまうことがある。この場合、蓋の内壁面がタブ側端面に近付くように元に戻すが、蓋を戻すとき、変位した被覆部が、導電部材とタブ側端面との間に入り込んでしまうことがある。すると、ケース内では、その入り込んだ被覆部よりも蓋寄りで、タブや導電部材がケース本体に向けて剥き出しとなり、ケース本体と接触して短絡する虞がある。
本発明は、電極組立体をケース本体に収容するときに、被覆部が導電部材とタブ側端面との間に入り込むことを抑制することができる蓄電装置を提供することを目的とする。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、ケース本体の開口部を蓋で閉塞したケースと、タブを有する電極を含み積層して構成されるとともに、前記タブが突出するタブ側端面を有し、前記ケース内に収容された電極組立体と、前記タブを介して前記電極組立体と接続された導電部材と、前記導電部材に接続され、かつ前記蓋に固定された電極端子と、前記導電部材を前記ケースから絶縁する導電部材カバーと、前記電極組立体を前記ケース本体から絶縁し、かつ前記導電部材及び前記タブを前記積層方向から覆う被覆部を有する薄膜状の絶縁部材と、を備える蓄電装置であって、前記導電部材カバーは、前記導電部材と前記ケースとの間に配置される側壁部と、前記側壁部の前記電極組立体側の端部よりケース内側に向けて延び、かつ前記側壁部に対して鈍角を成して延びるとともに、傾斜を持って形成されたガイド部を備えることを要旨とする。
これによれば、蓄電装置の製造時、例えば、導電部材に電極端子が接続された後、その導電部材にタブが接続されるとともに導電部材カバーが組み付けられる。そして、各電極端子が蓋に固定されると、蓋と電極組立体が接続されるとともに、蓋に導電部材カバーが一体化される。
そして、絶縁部材とともに電極組立体をケース本体に収容する際、蓋が、その内壁面がタブ側端面から離れるように変位してしまうとともに、被覆部も変位してしまうことがある。この場合、蓋及び被覆部を変位する前の状態に戻しながら、蓋の内壁面がタブ側端面に近付くように変位させて元に戻す。
このとき、蓋に導電部材カバーが一体化されているため、蓋の変位とともにガイド部がタブ側端面に向けて移動していく。すると、そのガイド部が被覆部の先端に接触し、さらに蓋の変位に合わせて被覆部に摺接し、被覆部を、積層方向に沿ってタブから離れる方向へガイドする。よって、蓋を元に戻すとき、被覆部が変位する前の状態に戻り、タブ側端面と導電部材との間に入り込んでしまうことを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記電極組立体を構成する正極及び負極の電極は、共に前記タブを備え、前記導電部材カバーは、前記蓋と前記導電部材との間に介在し、かつ正極及び負極の導電部材に架け渡された本体部を備え、前記ガイド部は、前記本体部において正極及び負極の導電部材に架け渡された部分の全体に亘って延びる板状であるのが好ましい。
これによれば、例えば、ガイド部が、導電部材に架け渡された部分の一部だけに沿って延びる場合と比べると、被覆部に対してガイド部が接触する面積を広く確保でき、被覆部を安定してガイドすることができる。
また、蓄電装置について、前記電極組立体は、前記積層方向に沿って前記タブを寄せ集めて形成されたタブ群を備え、前記タブ群は、前記タブの根本側から曲げた根本側曲げ部と、前記根本側曲げ部から前記積層方向に延出した延出部と、前記延出部に位置し、かつ前記導電部材と接続された導通部と、を有する。
これによれば、タブ群が根本側曲げ部を有するため、絶縁部材とともに電極組立体をケース本体に収容する際、タブ群は折り曲げる前の状態に変位しやすい。しかし、タブ群を折り曲げ、蓋を元の状態に戻す際には、ガイド部によって、被覆部を、積層方向に沿ってタブ群から離れる方向へガイドすることができる。よって、蓋を元に戻すとき、被覆部がタブ側端面と導電部材との間に入り込んでしまうことを抑制できる。
また、蓄電装置について、前記タブ群は、前記導通部よりも前記タブの延出方向先端側に位置する先端部を有するとともに、前記先端部が前記タブ側端面と前記延出部との間に位置するように湾曲又は屈曲させた先端側曲げ部を有し、前記ガイド部は、前記タブ側端面側から前記先端部及び前記先端側曲げ部を覆っていてもよい。
これによれば、先端側曲げ部から湾曲又は屈曲させた先端部が、湾曲又は屈曲する前の形状に復帰しようとしても、その復帰をガイド部で抑制することができる。
前記蓄電装置は二次電池である。
前記蓄電装置は二次電池である。
本発明によれば、電極組立体をケース本体に収容するときに、被覆部が導電部材とタブ側端面との間に入り込むことを抑制することができる。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図1〜図7にしたがって説明する。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、その外形を構成するケース11を備えている。ケース11は、四角箱状のケース本体12と、そのケース本体12に設けられた開口部12aを閉塞する矩形平板状の蓋13とから構成されている。ケース本体12は、矩形平板状の底部12bと、この底部12bの一対の短側縁から立設された第1側壁12cと、底部12bの一対の長側縁から立設され、かつ両第1側壁12cに直交する第2側壁12dを備える。二次電池10は、その外形が角型の角型電池である。なお、ケース本体12及び蓋13は金属製である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。二次電池10は、ケース11に収容されている電極組立体14を備える。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、その外形を構成するケース11を備えている。ケース11は、四角箱状のケース本体12と、そのケース本体12に設けられた開口部12aを閉塞する矩形平板状の蓋13とから構成されている。ケース本体12は、矩形平板状の底部12bと、この底部12bの一対の短側縁から立設された第1側壁12cと、底部12bの一対の長側縁から立設され、かつ両第1側壁12cに直交する第2側壁12dを備える。二次電池10は、その外形が角型の角型電池である。なお、ケース本体12及び蓋13は金属製である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。二次電池10は、ケース11に収容されている電極組立体14を備える。
図3に示すように、電極組立体14は、電極として互いの極性が異なる正極電極21及び負極電極22が、電気伝導に係るイオン(リチウムイオン)が通過可能な多孔質膜で形成されたセパレータ23を介して交互に積層されて構成されている。正極電極21、負極電極22及びセパレータ23はそれぞれ、矩形のシート状である。なお、以降の説明において、特に断りが無い限り、積層方向とは、電極組立体14の積層方向である。
正極電極21は、集電体としての矩形状の正極金属箔(例えばアルミニウム箔)21aと、正極金属箔21aの両面全体に設けられた正極活物質層21bと、を有する。負極電極22は、集電体としての矩形状の負極金属箔(例えば銅箔)22aと、負極金属箔22aの両面全体に設けられた負極活物質層22bと、を有する。正極電極21の一辺21cの一部には、タブとしての正極タブ31が、正極金属箔21aより突出して設けられている。同様に、負極電極22の一辺22cの一部には、タブとしての負極タブ32が、負極金属箔22aより突出して設けられている。
図1及び図4に示すように、電極組立体14は、全ての正極電極21の一辺21cと、全ての負極電極22の一辺22cと、セパレータ23の一辺23aを積層したタブ側端面36を有する。また、電極組立体14は、タブ側端面36と反対側の端面であり、ケース本体12の底部12b側に底側端面33を有し、電極組立体14の積層方向の両端に位置する偏平面34を有する。さらに、電極組立体14は、積層方向の両偏平面34及び底側端面33と直交する一対の側面35を有する。そして、電極組立体14は、タブ側端面36と蓋13の内壁面13bとが対向し、かつ離間する状態でケース11内に収容されている。
電極組立体14のタブ側端面36には、各正極タブ31が、電極組立体14における積層方向の一端から他端までの範囲に集められて正極タブ群38が設けられている。また、タブ側端面36には、各負極タブ32も同様に、電極組立体14における積層方向の一端から他端までの範囲で集められて負極タブ群39が設けられている。
次に、正極タブ群38と負極タブ群39について、詳しく説明する。正極タブ群38及び負極タブ群39は構造が同一であるため、負極タブ群39の説明は省略する。以下の説明では、正極タブ31を負極タブ32、正極タブ群38を負極タブ群39と読みかえれば、負極タブ群39の説明となる。
正極タブ群38は、タブ側端面36からの正極タブ31の延出方向に対して湾曲する根本側曲げ部27と、その根本側曲げ部27から電極組立体14の積層方向に延出する延出部28を備える。正極タブ群38は、正極タブ群38を電極組立体14の積層方向の他端側に向けて倒すことにより、正極タブ群38が折り曲げられて形成される。また、正極タブ群38は、延出方向の先端側に先端側曲げ部29を備える。先端側曲げ部29は、正極タブ群38の先端部30をケース本体12の第2側壁12dの内面と接触する手前で屈曲させて形成され、先端部30は先端側曲げ部29より先端側に設けられている。
二次電池10は、全ての正極タブ31と電気的に接続された正極導電部材41を備えるとともに、全ての負極タブ32と電気的に接続された負極導電部材42を備えている。正極導電部材41及び負極導電部材42は、蓋13の内壁面13bと電極組立体14のタブ側端面36との間に配置されている。
正極導電部材41は、一枚の金属板、例えばアルミニウム板を屈曲させたものであり、クランク形状である。正極導電部材41は、屈曲部分に対して長手方向の一方側の部位であるタブ側溶接片51が、正極タブ31の積層方向一端の正極タブ31に接合されるとともに、正極タブ群38は、正極導電部材41と電気的に接続された導通部Wを延出部28に備える。そして、正極タブ群38の先端側曲げ部29は、導通部Wよりも正極タブ31の延出方向先端側に配置されるとともに、積層方向におけるタブ側溶接片51の端縁を越えた位置から屈曲している。
正極導電部材41において、長手方向の他方側の部位である端子側接合片52はタブ側溶接片51よりも電極組立体14のタブ側端面36側に位置している。端子側接合片52において、蓋13側の面には、電極端子としての正極端子15が接合されている。正極端子15は、外周面にネジ溝が設けられた正極極柱部15aと、正極極柱部15aの軸方向の端部に設けられ、かつ端子側接合片52に接合された角柱状の正極基部15bとを有している。よって、正極導電部材41と正極端子15は一体に接合され、正極タブ群38を介して電極組立体14と、正極導電部材41及び正極端子15が一体化されている。
負極導電部材42は、一枚の金属板、例えば銅板を屈曲させたものであり、クランク形状である。負極導電部材42は、屈曲部分に対して長手方向の一方側の部位であるタブ側溶接片61が、負極タブ32の積層方向一端の負極タブ32に接合されるとともに、負極タブ群39は、負極導電部材42と電気的に接続された導通部Wを延出部28に備える。そして、負極タブ群39の先端側曲げ部29は、導通部Wよりも負極タブ32の延出方向先端側に配置されるとともに、積層方向におけるタブ側溶接片61の端縁を越えた位置から屈曲している。
負極導電部材42において、屈曲部分に対して長手方向の他方側の部位である端子側接合片62がタブ側溶接片61よりも電極組立体14のタブ側端面36側に位置している。負極導電部材42の端子側接合片62において、蓋13側の面には、電極端子としての負極端子16が接合されている。負極端子16は、外周面にネジ溝が設けられた負極極柱部16aと、負極極柱部16aの軸方向の端部に設けられ、かつ端子側接合片62に接合された角柱状の負極基部16bとを有している。よって、負極導電部材42と負極端子16は一体に接合され、負極タブ群39を介して電極組立体14と、負極導電部材42及び負極端子16が一体化されている。
正極端子15の正極極柱部15a、及び負極端子16の負極極柱部16aは、それぞれ、蓋13に設けられた貫通孔13aを通ってケース11外に突出しており、その突出箇所には絶縁リング17が挿通された状態でナット18が螺着され、正極端子15及び負極端子16は蓋13に固定(締結)されている。また、正極極柱部15a及び負極極柱部16aにはそれぞれ、シール部材19が取り付けられている。シール部材19が正極基部15b及び負極基部16bと蓋13の内壁面13bとの間に圧縮されることによって、各極柱部15a,16aの周囲がシールされている。
図1、図2及び図4に示すように、電極組立体14は、四角箱状に組立てられた絶縁部材としての絶縁フィルム70によって包まれている。絶縁フィルム70は、薄膜状である。絶縁フィルム70は、電極組立体14の底側端面33とケース本体12の底部12bとの間を絶縁する底側絶縁部71と、電極組立体14の各側面35と各第1側壁12cとの間を絶縁する第1絶縁部72と、電極組立体14の各偏平面34と各第2側壁12dとの間を絶縁する第2絶縁部73とを備える。
絶縁フィルム70は、電極組立体14のタブ側端面36から正極タブ31及び負極タブ32の突出方向にはみ出した被覆部74を有する。被覆部74は、全体として四角枠状であり、第1絶縁部72及び第2絶縁部73において、タブ側端面36からはみ出し、かつ蓋13側へはみ出した部位によって形成されている。そして、被覆部74によって囲まれた空間内に正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)と、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極端子15及び負極端子16が配置されている。すなわち、正極タブ群38(正極タブ31)、負極タブ群39(負極タブ32)、正極導電部材41、負極導電部材42、正極端子15及び負極端子16と、ケース本体12の内面との間に、被覆部74が介在している。よって、正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)と、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極端子15及び負極端子16とが、被覆部74によってケース本体12から絶縁されている。
図4に示すように、被覆部74は、一方の第2絶縁部73によって形成された根本側被覆部74aを備え、この根本側被覆部74aは、正極タブ群38及び負極タブ群39の根本側曲げ部27と、各タブ側溶接片51,61の一側縁を覆っている。また、被覆部74は、他方の第2絶縁部73によって形成された先端側被覆部74bを備え、この先端側被覆部74bは、正極タブ群38及び負極タブ群39の先端側曲げ部29及び先端部30と、各タブ側溶接片51,61の他側縁を覆っている。
図1に示すように、二次電池10は、正極端子15の正極基部15b及び端子側接合片52をカバーする正極側絶縁カバー24を備えている。正極側絶縁カバー24は、端子側接合片52の電極組立体14側の面を覆った状態で、正極基部15b及び正極極柱部15aに嵌合している。同様に、二次電池10は、負極端子16の負極基部16b及び端子側接合片62をカバーする負極側絶縁カバー25を備えている。
図1及び図4に示すように、二次電池10は、蓋13の内壁面13b及び第2側壁12dの内面と、各導電部材41,42のタブ側溶接片51,61とを絶縁する導電部材カバー75を備える。導電部材カバー75は絶縁性を有する樹脂製であり、全体として断面コ字状の板材状となっている。
導電部材カバー75は、矩形状の本体部76を備え、本体部76は、その長手方向に沿って、正極導電部材41のタブ側溶接片51と負極導電部材42のタブ側溶接片61に架け渡される。また、導電部材カバー75は、本体部76の一方の長側縁に第1の側壁部77を備える。第1の側壁部77は本体部76に直交し、かつケース11内の電極組立体14に向けて突出する矩形状であり、第1の側壁部77は、本体部76が二つのタブ側溶接片51,61に架け渡された方向全体(長手方向全体)に亘って延びている。第1の側壁部77は、積層方向一端側に配置され、ケース11の第2側壁12dと各導電部材41,42との間に配置されるとともに、各タブ側溶接片51,61の一側縁及び根本側曲げ部27を覆っている。よって、第1の側壁部77は、正極タブ群38及び負極タブ群39の根本側曲げ部27と、絶縁フィルム70の根本側被覆部74aとの間に介在している。
また、導電部材カバー75は、本体部76の他方の長側縁に第2の側壁部78を備える。第2の側壁部78は本体部76に直交し、かつ電極組立体14に向けて突出する矩形状であり、本体部76の長手方向全体に亘って延びている。第2の側壁部78は、ケース11の第2側壁12dと、各導電部材41,42との間に配置されている。なお、第2の側壁部78の本体部76からの突出長さは、第1の側壁部77の本体部76からの突出長さより短い。
導電部材カバー75は、第2の側壁部78の突出端、すなわち、第2の側壁部78の電極組立体14側の端部よりケース11内側に向けて延びるガイド部としてのガイド壁79を備え、ガイド壁79は、本体部76の長手方向全体に亘って延びる矩形板状である。ガイド壁79は、本体部76が二つのタブ側溶接片51,61に架け渡された方向全体(本体部76の長手方向全体)に亘って延びている。ガイド壁79は、第2の側壁部78における電極組立体14側の端部からケース11の内側に向かうに従い、徐々に第1の側壁部77に近付くように鈍角を成して延びるとともに、傾斜している。すなわち、ガイド壁79は、基端(第2の側壁部78の突出端)から先端に向かうに従い、第1の側壁部77との間隔を狭くするように傾斜している。なお、第2の側壁部78の外面に対するガイド壁79の外面の傾斜角度は、所定の値に設定されている。
ガイド壁79は、正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)の各先端部30と、積層方向他端の最外層に位置する正極タブ31及び負極タブ32との間に入り込み、かつそれら最外層の正極タブ31及び負極タブ32からは離間している。そして、ガイド壁79は、各先端部30をタブ側端面36側から支持しながら覆っている。また、第2の側壁部78及びガイド壁79は、正極タブ群38及び負極タブ群39の先端側曲げ部29及び先端部30と、絶縁フィルム70の先端側被覆部74bとの間に介在している。
そして、導電部材カバー75の本体部76は、正極導電部材41のタブ側溶接片51及び負極導電部材42のタブ側溶接片61と、蓋13の内壁面13bとの間に介在し、挟持されている。本体部76は、正極導電部材41及び負極導電部材42のタブ側溶接片51,61を蓋13側から覆って、タブ側溶接片51,61を蓋13から絶縁している。
二次電池10において、正極端子15及び負極端子16と、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極側絶縁カバー24及び負極側絶縁カバー25と、導電部材カバー75とは、蓋13に一体化されている。本実施形態では、蓋13と、正極端子15及び負極端子16と、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極側絶縁カバー24及び負極側絶縁カバー25と、導電部材カバー75と、絶縁リング17と、ナット18と、シール部材19とから蓋側構造体Kが構成されている。蓋側構造体Kは、正極導電部材41及び負極導電部材42よりも蓋13側に位置する部品全てを組み付けて構成されたものであり、一纏まりの剛体である。そして、蓋側構造体Kは、正極タブ群38及び負極タブ群39を介して電極組立体14と繋がっており、蓋13と電極組立体14が接続されている。
次に、二次電池10の製造方法と共に作用を記載する。
二次電池10を製造するには、まず、正極導電部材41の端子側接合片52に、正極端子15の正極基部15bを溶接によって接合するとともに、負極導電部材42の端子側接合片62に、負極端子16の負極基部16bを溶接によって接合する。次に、電極組立体14の正極タブ31に正極導電部材41のタブ側溶接片51を溶接によって接合するとともに、負極タブ32に負極導電部材42のタブ側溶接片61を溶接によって接合する。次いで、正極端子15の正極基部15bに正極側絶縁カバー24を装着するとともに、負極端子16の負極基部16bに負極側絶縁カバー25を装着する。
二次電池10を製造するには、まず、正極導電部材41の端子側接合片52に、正極端子15の正極基部15bを溶接によって接合するとともに、負極導電部材42の端子側接合片62に、負極端子16の負極基部16bを溶接によって接合する。次に、電極組立体14の正極タブ31に正極導電部材41のタブ側溶接片51を溶接によって接合するとともに、負極タブ32に負極導電部材42のタブ側溶接片61を溶接によって接合する。次いで、正極端子15の正極基部15bに正極側絶縁カバー24を装着するとともに、負極端子16の負極基部16bに負極側絶縁カバー25を装着する。
次に、正極導電部材41のタブ側溶接片51と、負極導電部材42のタブ側溶接片61に導電部材カバー75を装着し、本体部76を両タブ側溶接片51,61に架け渡すとともに、第1の側壁部77によって両タブ側溶接片51,61を一方から被覆し、第2の側壁部78によって両タブ側溶接片51,61を他方から被覆する。
次に、正極端子15の正極極柱部15aにシール部材19を装着するとともに、正極極柱部15aを蓋13の貫通孔13aに挿通する。同様に、負極端子16の負極極柱部16aにシール部材19を装着するとともに、負極極柱部16aを蓋13の貫通孔13aに挿通する。そして、絶縁リング17を介してナット18を正極極柱部15a及び負極極柱部16aに螺合し、蓋13に正極端子15及び負極端子16を固定(締結)する。
すると、図5に示すように、蓋13と、正極端子15及び負極端子16と、正極側絶縁カバー24及び負極側絶縁カバー25と、正極導電部材41及び負極導電部材42と、導電部材カバー75と、絶縁リング17と、ナット18と、シール部材19とから蓋側構造体Kが構成される。すなわち、蓋13と電極組立体14が接続される。
次に、蓋側構造体Kと一体の電極組立体14を絶縁フィルム70で包むとともに、絶縁フィルム70の被覆部74のうち、根本側被覆部74aの内側に第1の側壁部77を配置し、先端側被覆部74bの内側に第2の側壁部78及びガイド壁79を配置する。このとき、蓋側構造体Kは、正極タブ群38及び負極タブ群39が根本側曲げ部27から湾曲した状態にあり、蓋13の内壁面13bがタブ側端面36に対向した状態である。そして、その状態のまま絶縁フィルム70で包まれた電極組立体14をケース本体12の開口部12aからケース本体12内に挿入(収容)する。
ここで、図6に示すように、正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)が、根本側曲げ部27から折り曲げる前の状態に戻ってしまい、蓋側構造体K(蓋13)がタブ側端面36から離れるように変位してしまったとする。この場合、蓋側構造体Kが根本側被覆部74aを撓ませ、その撓みに被覆部74全体が追従して先端側被覆部74bが、タブ側端面36に向かうように撓む。このように蓋側構造体K(蓋13)がタブ側端面36から離れ、先端側被覆部74bが撓んでしまった場合には、正極タブ群38及び負極タブ群39を、根本から再度折り曲げ、根本側曲げ部27を形成して、蓋側構造体K(蓋13)がタブ側端面36に近付くように元に戻す。すなわち、蓋13及び被覆部74を変位する前の状態に戻す。
そして、図7に示すように、正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)を根本側から折り曲げ、蓋側構造体K(蓋13)を変位する前の状態に戻していくと、図7の2点鎖線に示すように、導電部材カバー75のガイド壁79が、撓み変形した先端側被覆部74bに接触する。このとき、ガイド壁79は鈍角を持って傾斜しているため、正極タブ群38及び負極タブ群39を根本側から折り曲げていくに従い、先端側被覆部74bに対するガイド壁79の傾斜角度が徐々に小さくなっていく。すると、ガイド壁79によって、積層方向に沿って先端側被覆部74bが正極タブ群38及び負極タブ群39から離れる方向に向かうようにガイドされる。
例えば、第2の側壁部78に対するガイド壁79の傾斜角度が所定角度より小さく、第2の側壁部78の外面とガイド壁79の外面がほぼ面一となるようにガイド壁79が形成されているとする。この場合、蓋側構造体Kを元に戻すように変位させたとき、ガイド壁79が先端側被覆部74bの外側に配置され、先端側被覆部74bを正極タブ群38及び負極タブ群39に近付く方向へガイドしてしまう虞があり好ましくない。
逆に、第2の側壁部78に対するガイド壁79の傾斜角度が所定角度より大きく、第2の側壁部78の外面とガイド壁79の外面がほぼ直交するようにガイド壁79が形成されているとする。この場合、蓋側構造体Kを元に戻すように変位させたとき、ガイド壁79に先端側被覆部74bが接触しても、先端側被覆部74bが正極タブ群38及び負極タブ群39に近付く方向、及び離れる方向のいずれにもガイドされやすくなってしまう。すなわち、ガイド壁79によって、先端側被覆部74bを正極タブ群38及び負極タブ群39から離れる方向へガイドする機能が発揮しにくくなる。したがって、ガイド壁79の傾斜角度は、所定角度に設定されることで、先端側被覆部74bを適格にガイドすることができる。
そして、図7の実線に示すように、ガイドされた先端側被覆部74bの内側に第2の側壁部78及びガイド壁79が入り込み、蓋側構造体K(蓋13)及び被覆部74が変位する前の形状に戻る。その後、電極組立体14がケース本体12に収容されると、そのまま蓋13がケース本体12の開口端に支持され、蓋13とケース本体12を溶接によって接合してケース11が形成される。その後、ケース11内に電解液が注入されて二次電池10が完成する。
以上説明したように、本実施形態によれば以下に示す効果を得ることができる。
(1)二次電池10は、導電部材カバー75にガイド壁79を備える。そして、電極組立体14を絶縁フィルム70とともにケース本体12に収容していく途中で、蓋側構造体Kをタブ側端面36に近付くように変位させた際、ガイド壁79によって、絶縁フィルム70の先端側被覆部74bを、積層方向に沿って正極タブ群38及び負極タブ群39から離れる方向(第2側壁12d側)へガイドできる。このため、先端側被覆部74bが、折り曲げられていく各タブ群38,39に近付くことはなく、それらタブ群38,39の間に入り込んでしまうことを抑制できる。すなわち、被覆部74が、各導電部材41,42と、タブ側端面36との間に入り込んでしまうことを抑制できる。その結果、二次電池10においては、先端側被覆部74bによって、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極タブ群38及び負極タブ群39と、正極端子15及び負極端子16を覆って、それらがケース本体12に向けて剥き出しになることを抑制できる。
(1)二次電池10は、導電部材カバー75にガイド壁79を備える。そして、電極組立体14を絶縁フィルム70とともにケース本体12に収容していく途中で、蓋側構造体Kをタブ側端面36に近付くように変位させた際、ガイド壁79によって、絶縁フィルム70の先端側被覆部74bを、積層方向に沿って正極タブ群38及び負極タブ群39から離れる方向(第2側壁12d側)へガイドできる。このため、先端側被覆部74bが、折り曲げられていく各タブ群38,39に近付くことはなく、それらタブ群38,39の間に入り込んでしまうことを抑制できる。すなわち、被覆部74が、各導電部材41,42と、タブ側端面36との間に入り込んでしまうことを抑制できる。その結果、二次電池10においては、先端側被覆部74bによって、正極導電部材41及び負極導電部材42と、正極タブ群38及び負極タブ群39と、正極端子15及び負極端子16を覆って、それらがケース本体12に向けて剥き出しになることを抑制できる。
(2)ガイド壁79は、第2の側壁部78の突出端から延びる矩形板状であり、本体部76における二つのタブ側溶接片51,61に架け渡された部分(本体部76の長手方向)全体に亘って延びている。このため、先端側被覆部74bに対するガイド壁79の接触面積を広く確保でき、先端側被覆部74bを安定してガイドすることができる。
(3)二次電池10において、ガイド壁79は、正極タブ群38(正極タブ31)及び負極タブ群39(負極タブ32)の先端部30をタブ側端面36側から覆っている。このため、先端側曲げ部29から屈曲させた先端部30が、屈曲する前の形状に復帰しようとしても、その復帰をガイド壁79で抑制することができ、先端部30が絶縁フィルム70の先端側被覆部74bに接触して損傷を与えてしまうことを抑制できる。
(4)ガイド壁79により、先端側被覆部74bが、各導電部材41,42と、タブ側端面36との間に入り込んでしまうことを抑制するため、被覆部74のタブ側端面36からの突出長さを長くすることが考えられる。しかし、被覆部74の突出長さが長すぎると、被覆部74がケース本体12と蓋13の溶接部に挟み込まれ、溶接不良の原因になる虞がある。本実施形態では、ガイド壁79を設けることで、被覆部74の突出長さを長くせずに、先端側被覆部74bが、各導電部材41,42と、タブ側端面36との間に入り込んでしまうことを抑制できる。
(5)導電部材カバー75は、正極導電部材41及び負極導電部材42を蓋13から絶縁するための部材であり、二次電池10に既存の構成である。この導電部材カバー75にガイド壁79を設けたため、二次電池10の部品点数を増やすことなく、先端側被覆部74bが、各導電部材41,42と、タブ側端面36との間に入り込んでしまうことを抑制できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ ガイド部は、二つのタブ側溶接片51,61に架け渡される部分全体(本体部76の長手方向全体)に延びていなくてもよい。例えば、図8に示すように、ガイド部は、本体部76の長手方向に沿って間隔を空けて設けられたガイド片80でもよい。すなわち、絶縁フィルム70の先端側被覆部74bをガイドできれば、ガイド部の形状は適宜変更してもよい。
○ ガイド部は、二つのタブ側溶接片51,61に架け渡される部分全体(本体部76の長手方向全体)に延びていなくてもよい。例えば、図8に示すように、ガイド部は、本体部76の長手方向に沿って間隔を空けて設けられたガイド片80でもよい。すなわち、絶縁フィルム70の先端側被覆部74bをガイドできれば、ガイド部の形状は適宜変更してもよい。
○ 被覆部74は、正極タブ群38及び負極タブ群39と、正極導電部材41及び負極導電部材42とを、積層方向両側から覆っていればよく、絶縁フィルム70は、被覆部74として根本側被覆部74aと先端側被覆部74bだけを備える構成であってもよい。
○ ガイド壁79の傾斜角度は鈍角の範囲内で適宜変更してもよいし、ガイド壁79の第2の側壁部78からの突出長さも適宜変更してもよい。
○ ガイド壁79は、正極タブ群38又は負極タブ群39に対応した位置だけに設けられていてもよい。
○ ガイド壁79は、正極タブ群38又は負極タブ群39に対応した位置だけに設けられていてもよい。
○ 正極端子15及び負極端子16の少なくとも一方は、蓋13に対し、かしめや嵌合等によって固定されていてもよい。
○ 電極組立体14が、一枚の正極電極21と、一枚の負極電極22と、一枚のセパレータ23で形成されている場合は、一枚の正極タブ31及び一枚の負極タブ32の少なくとも一方に対応してガイド壁79が設けられていてもよい。
○ 電極組立体14が、一枚の正極電極21と、一枚の負極電極22と、一枚のセパレータ23で形成されている場合は、一枚の正極タブ31及び一枚の負極タブ32の少なくとも一方に対応してガイド壁79が設けられていてもよい。
○ 先端側曲げ部29は、延出部28を湾曲させるものであってもよい。
○ 根本側曲げ部27は、正極タブ群38及び負極タブ群39を屈曲させるものであってもよい。
○ 根本側曲げ部27は、正極タブ群38及び負極タブ群39を屈曲させるものであってもよい。
○ 上記実施形態では、正極タブ群38及び負極タブ群39が先端側曲げ部29から先端部30を曲げた構成であったが、正極タブ群38及び負極タブ群39が、先端側曲げ部29及び先端部30を備えておらず、根本側曲げ部27及び延出部28だけを備えていてもよい。また、正極タブ群38及び負極タブ群39のいずれか一方のみが先端側曲げ部29及び先端部30を備えるものであってもよい。また、正極タブ群38と負極タブ群39とで、先端側曲げ部29による曲げ方が異なっていてもよい。
○ 正極タブ群38と負極タブ群39で、根本側曲げ部27による曲げ方向を異なる方向としてもよい。また、先端側曲げ部29による曲げ方向も異なる方向としてもよい。
○ 正極タブ群38及び負極タブ群39のいずれか一方は、根本側曲げ部27から曲げられず、タブ側端面36から直立したままであってもよい。
○ 正極タブ群38及び負極タブ群39のいずれか一方は、根本側曲げ部27から曲げられず、タブ側端面36から直立したままであってもよい。
○ 正極タブ31及び負極タブ32は、部分的に活物質が塗布されているものであってもよい。
○ 正極タブ31と正極導電部材41との接合、及び負極タブ32と負極導電部材42との接合は、超音波溶接、はんだ付け等、抵抗溶接以外の方式で行うことも可能である。
○ 正極タブ31と正極導電部材41との接合、及び負極タブ32と負極導電部材42との接合は、超音波溶接、はんだ付け等、抵抗溶接以外の方式で行うことも可能である。
○ 電極組立体14に、3つ以上のタブ群を形成してもよい。この場合、複数の正極タブ群38と単数の負極タブ群39の組み合わせ、単数の正極タブ群38と複数の負極タブ群39の組み合わせ、又は複数の正極タブ群38と複数の負極タブ群39の組み合わせのいずれであってもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○ 電気二重層コンデンサ等の蓄電装置に具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記ガイド部は、前記本体部から前記電極組立体に向けて延設された側壁部から突出している。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記ガイド部は、前記本体部から前記電極組立体に向けて延設された側壁部から突出している。
W…導通部、10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…ケース本体、12a…開口部、13…蓋、14…電極組立体、15…電極端子としての正極端子、16…電極端子としての負極端子、21…電極としての正極電極、22…電極としての負極電極、27…根本側曲げ部、28…延出部、29…先端側曲げ部、30…先端部、31…タブとしての正極タブ、32…タブとしての負極タブ、36…タブ側端面、38…タブ郡としての正極タブ群、39…タブ郡としての負極タブ群、41…導電部材としての正極導電部材、42…導電部材としての負極導電部材、70…絶縁部材としての絶縁フィルム、74…被覆部、75…導電部材カバー、76…本体部、77…第1の側壁部、78…第2の側壁部、79…ガイド部としてのガイド壁、80…ガイド部としてのガイド片。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、ケース本体の開口部を蓋で閉塞したケースと、タブを有する電極を含み積層して構成されるとともに、前記タブが突出するタブ側端面を有し、前記ケース内に収容された電極組立体と、前記タブを介して前記電極組立体と接続された導電部材と、前記導電部材に接続され、かつ前記蓋に固定された電極端子と、前記導電部材を前記ケースから絶縁する導電部材カバーと、前記電極組立体を前記ケース本体から絶縁し、かつ前記導電部材及び前記タブを前記複数の電極の積層方向における前記電極組立体の両側から覆う被覆部を有する薄膜状の絶縁部材と、を備える蓄電装置であって、前記導電部材カバーは、前記蓋と前記導電部材との間に介在された本体部と、前記導電部材と前記ケースとの間に配置され、前記本体部から前記電極組立体に向けて延出した側壁部と、前記側壁部の前記電極組立体側の端部よりケース内側に向けて延び、かつ前記側壁部に対して鈍角を成して延びるとともに、傾斜を持って形成されたガイド部とを備えることを要旨とする。
また、蓄電装置について、前記電極組立体を構成する正極及び負極の電極は、共に前記タブを備え、前記本体部は、正極及び負極の導電部材に架け渡されるように備えられ、前記ガイド部は、前記本体部において正極及び負極の導電部材に架け渡された部分の全体に亘って延びる板状であるのが好ましい。
Claims (5)
- ケース本体の開口部を蓋で閉塞したケースと、
タブを有する電極を含み積層して構成されるとともに、前記タブが突出するタブ側端面を有し、前記ケース内に収容された電極組立体と、
前記タブを介して前記電極組立体と接続された導電部材と、
前記導電部材に接続され、かつ前記蓋に固定された電極端子と、
前記導電部材を前記ケースから絶縁する導電部材カバーと、
前記電極組立体を前記ケース本体から絶縁し、かつ前記導電部材及び前記タブを前記積層方向から覆う被覆部を有する薄膜状の絶縁部材と、を備える蓄電装置であって、
前記導電部材カバーは、前記導電部材と前記ケースとの間に配置される側壁部と、
前記側壁部の前記電極組立体側の端部よりケース内側に向けて延び、かつ前記側壁部に対して鈍角を成して延びるとともに、傾斜を持って形成されたガイド部を備えることを特徴とする蓄電装置。 - 前記電極組立体を構成する正極及び負極の電極は、共に前記タブを備え、前記導電部材カバーは、前記蓋と前記導電部材との間に介在し、かつ正極及び負極の導電部材に架け渡された本体部を備え、前記ガイド部は、前記本体部において正極及び負極の導電部材に架け渡された部分の全体に亘って延びる板状である請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記電極組立体は、前記積層方向に沿って前記タブを寄せ集めて形成されたタブ群を備え、前記タブ群は、前記タブの根本側から曲げた根本側曲げ部と、前記根本側曲げ部から前記積層方向に延出した延出部と、前記延出部に位置し、かつ前記導電部材と接続された導通部と、を有する請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記タブ群は、前記導通部よりも前記タブの延出方向先端側に位置する先端部を有するとともに、前記先端部が前記タブ側端面と前記延出部との間に位置するように湾曲又は屈曲させた先端側曲げ部を有し、前記ガイド部は、前記タブ側端面側から前記先端部及び前記先端側曲げ部を覆っている請求項3に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
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