JP2017220443A - 動力電池のヘッドカバー及び動力電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極ユニットの導電シートが使用中に断裂して機能をなくしたり変形したりを効果的に防止する方法の提供。【解決手段】ヘッドカバーシート１０、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、第１の電極ユニットは反転シート２０４、絶縁部材２０６及び導電シート２０２を備え、ヘッドカバーシート１０には反転シート接続孔１００が設置され、反転シート２０４は反転シート接続孔１００を密封し、絶縁部材２０６はヘッドカバーシート１０の下方に設置され、絶縁部材２０６はヘッドカバーシート１０に接続され、導電シート２０２は絶縁部材２０６によってヘッドカバーシート１０に絶縁固定されるとともに、反転シート２０４に電気的に接続され、動力電池の内部圧力が基準圧力を超えた場合、反転シート２０４が反転して、反転シート２０４と導電シート２０２との電気的な接続が切断される方法。【選択図】図１４

Description

本発明はエネルギー貯蔵部材の分野に関し、特に動力電池のヘッドカバー及び動力電池に関する。

ＥＶハードケーシング電池については、過充電の問題を解決するために、本分野で一般的に用いられている方法は、セルが機能をなくす前に電池の主回路を切断し、電池に対して継続的に充電することを防止することにより、電池の安全を確保するものである。

現在、角形状のハードケーシングの電池において、ＣＩＤ（電流切断構造）が用いられることがある。即ち、正極の主回路に一つの気圧反転シート及びＣＩＤを集積して一体化する導電シートが設けられる。導電シートの周囲はベアセルの電極ラグと溶接により接続され、導電シートのＣＩＤ部分は反転シートと溶接により一体に接続され、反転シートはヘッドカバーシートと溶接により接続されることにより、電流を正極端子へ伝導する。

電池が過充電され内部気圧が上昇すると、反転シートが反転することによりＣＩＤを分断し、反転シートを導電シートと分離させる。

理論上、導電シートと反転シート或いは反転シートに接続された正電極ポールとの間に一定の隙間があれば、ＣＩＤが分断された後、主回路を切断することができる。しかしながら、上述の導電シートがＣＩＤと一体化され、そして、溶接により反転シートと固定され、導電シートの底部の周囲にさらにベアセルの電極ラグを溶接しなければならない。

公知されているように、一定の気圧で反転シートを動作させ、ＣＩＤを分断させるために、反転シート及びＣＩＤを相対的に弱くして、非常に頑丈にしてはならない。ＣＩＤを集積して一体化する導電シートは、上側に反転シートが接続され、下側にベアセルの電極ラグが接続され、他の部材による補強固定がなければ、正常な組立て及び使用中に、断裂しやすく、機能が発揮できなくなり、又は変形後、導電シートが反転シート又はヘッドカバーシートと導通してしまう。

本発明に係る動力電池のヘッドカバー及び動力電池は、上述した問題を解決することができる。

本発明の第１の態様では、動力電池のヘッドカバーを提供している。当該動力電池のヘッドカバーは、ヘッドカバーシート、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、
前記第１の電極ユニットは反転シート、絶縁部材及び導電シートを備え、
前記ヘッドカバーシートに反転シート接続孔が設置され、前記反転シートは前記反転シート接続孔を密封し、前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートの下方に設置され、前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートに接続され、前記導電シートは前記絶縁部材によって前記ヘッドカバーシートに絶縁固定されるとともに、前記反転シートに電気的に接続され、
動力電池の内部圧力が基準圧力を超えた場合、前記反転シートが反転して、前記反転シートと前記導電シートとの電気的な接続が切断される。

好ましくは、前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートに接着固定される。

好ましくは、前記第１の電極ユニットはさらに接続部材を備え、前記絶縁部材に接続部材嵌合部及び導電シート接続部が設置され、前記接続部材は前記ヘッドカバーシートに接続され前記接続部材嵌合部と嵌合接続されることにより前記絶縁部材を固定させ、前記導電シートは前記導電シート接続部によって固定される。

好ましくは、前記接続部材はヘッドカバーシート接続部及び絶縁部材接続部を備え、前記ヘッドカバーシート接続部は前記ヘッドカバーシートに接続され、前記絶縁部材接続部は前記接続部材嵌合部と嵌合接続される。

好ましくは、前記接続部材嵌合部は挿入溝であり、前記挿入溝は前記ヘッドカバーシートの厚さの方向に垂直な方向に延伸し、前記絶縁部材接続部は挿入ブロックであり、前記挿入ブロックは前記挿入溝に差し込まれる。

好ましくは、前記接続部材嵌合部は複数が設置され、前記絶縁部材の縁部に取り囲むように設置される又は対称設置されており、それぞれの前記挿入溝は少なくとも、一つの前記接続部材と嵌合する。

好ましくは、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の一方の側に設置される。

好ましくは、前記絶縁部材にさらに装着孔が設置され、前記接続部材嵌合部は前記装着孔の内壁に設置され、前記接続部材は前記装着孔に設置される。

好ましくは、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の縁部に設置される。

好ましくは、前記接続部材嵌合部は前記装着孔の両側部に対称設置され、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の両側部に対称設置される。

好ましくは、前記接続部材嵌合部は前記装着孔の周囲に取り囲むように設置され、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の周囲に取り囲むように設置される。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部の上面は前記絶縁部材の上面と面一になり、前記ヘッドカバーシート接続部は前記ヘッドカバーシートの下面に溶接される。

好ましくは、前記ヘッドカバーシートに固定孔が設置され、前記接続部材は前記固定孔と嵌合して固定接続される。

好ましくは、前記固定孔は貫通孔である。

好ましくは、前記固定孔は上方が大きく下方が小さい階段孔であり、前記接続部材は前記固定孔に係着される。

好ましくは、前記固定孔は前記ヘッドカバーシートの下面に設けられたブラインドホールである。

好ましくは、前記固定孔は前記接続部材に溶接で固定される。

好ましくは、前記導電シート接続部は係止溝であり、前記導電シートの縁部は前記係止溝に係止される。

本発明の第２の態様では、上記の動力電池のヘッドカバーを備える動力電池を提供している。

本発明に係る技術案は、下記の有益な効果を達成することができる。

本発明に係る動力電池は、絶縁部材によって導電シートをヘッドカバーシートに強固に固定することにより、導電シートが使用中に断裂して機能をなくしたり、変形したりすることを防止することができる。

理解すべきなのは、上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明は例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。

本発明の実施例に係る動力電池のヘッドカバーの全体の側部断面図である。 本発明の実施例に係る、絶縁部材がヘッドカバーシートと直接的に接着された動力電池のヘッドカバーの、図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係る、挿入溝が縁部に設置された絶縁部材と導電シートと接続部材との三つの部品の嵌合関係を示す分解図である。 図３の組立構造を示す図である。 図４の組立構造が用いられた動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係るヘッドカバーシートに貫通孔形態の固定孔が設置された動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係るヘッドカバーシートにブラインドホール形態の固定孔が設置された動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係る、接続部材が縁部に設置された動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係る、接続部材嵌合部が絶縁部材の内部に設置された溝である動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 本発明の実施例に係る、挿入溝が装着孔の対称する両側部に設置された絶縁部材と導電シートと接続部材との三つの部品の嵌合関係を示す分解図である。 図１０の組立構造を示す図である。 本発明の実施例に係る、挿入溝が装着孔の周囲に設置された絶縁部材と導電シートと接続部材との三つの部品の嵌合関係を示す分解図である。 図１２の組立構造を示す図である。 図１１又は図１３の組立構造が用いられた動力電池のヘッドカバーの図１におけるＡ部分の部分拡大図である。 ここでの図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明に合致する実施例を示しており、明細書と共に本発明の原理を解釈するために用いられる。

以下、具体的な実施例により、図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。ここで記載されている「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は、何れも図面における動力電池のヘッドカバー及びその動力電池の配置状態を基準として定義されている。

図１に示すように、本発明の実施例では、動力電池のヘッドカバーを提供している。当該動力電池のヘッドカバーは、ヘッドカバーシート１０、第１の電極ユニット２０及び第２の電極ユニット３０を備える。ここで、第２の電極ユニット３０とヘッドカバーシート１０とは電気的に絶縁される。第１の電極ユニット２０は絶縁部材２００、導電シート２０２及び反転シート２０４を備える。本実施例において、ヘッドカバーシート１０に反転シート接続孔１００が設置され、反転シート２０４は反転シート接続孔１００を密封し、絶縁部材２００はヘッドカバーシート１０の下方に設置され、導電シート２０２にはＣＩＤが集積されているとともに、反転シート２０４に電気的に接続されており、その電気的な接続形態は、反転シート２０４の中央部が溶接又は他の手段によって導電シート２０２におけるＣＩＤに固定接続されるものである。

動力電池の内部圧力が基準圧力を超えた場合、反転シート２０４は反転して導電シート２０２との電気的な接続状態から離脱することができる。

反転シート２０４は反転シート接続孔１００を密封しており、密封形態としては、反転シート２０４の縁部が反転シート接続孔１００の上部又は下部に溶接されてもよく（図１に示すように）、当該反転シート接続孔１００を密封することができればよい。当然ながら、反転シートはヘッドカバーシートと一体成形されてもよい。即ち、ヘッドカバーシートは、反転シート接続孔にて反転シートがプレス成形されており、反転シートは反転シート接続孔１００の上部又は下部に設置可能である。

導電シート２０２を強固に固定させ、正常な組立て及び使用中に導電シート２０２が断裂して機能をなくしたり、変形したりすることを防止できるように、本実施例において、絶縁部材２００により導電シート２０２が固定され、さらに絶縁部材２００がヘッドカバーシート１０に固定される。

絶縁部材２００とヘッドカバーシート１０が固定される形態は複数があり、例えば、直接的に絶縁部材２００をヘッドカバーシート１０と接着して固定することができる（図２を参照）。

図３〜図１４に示すように、絶縁部材２００とヘッドカバーシート１０との接続強度を高めるために、本実施例における絶縁部材２００に接続部材嵌合部２００ａ及び導電シート接続部２００ｂが設置され、さらに接続部材２０６が設置されている。接続部材２０６はヘッドカバーシート１０に接続されるとともに、接続部材嵌合部２００ａと嵌合接続されることにより、絶縁部材２００が固定される。導電シート２０２は導電シート接続部２００ｂによって固定される。

接続部材２０６は自身が係着又は溶接などの手段によってヘッドカバーシート１０に強固に固定されることができ、それとともに、接続部材２０６は、接続部材嵌合部２００ａと嵌合接続されることにより、絶縁部材２００を強固に固定する。最後に、導電シート２０２が絶縁部材２００と接続固定され、最終的に導電シート２０２を補助的に強固に固定することができる。

本実施例において、接続の便利のために、接続部材２０６はヘッドカバーシート接続部２０６ａ及び絶縁部材接続部２０６ｂを備えてもよい。ヘッドカバーシート接続部２０６ａ及び絶縁部材接続部２０６ｂは固定接続されてもよく、又は一体成形されてもよい。ここで、ヘッドカバーシート接続部２０６ａはヘッドカバーシート１０と接続されるために用いられる。

図３〜図５及び図１０〜図１４に示すように、ヘッドカバーシート接続部２０６ａはヘッドカバーシート１０の下面と直接的に溶接されてもよく、このように、ヘッドカバーシート１０に対する構造改変を回避することができる。接続の強度を高めるために、ヘッドカバーシート接続部２０６ａの上面を平面状にして、ヘッドカバーシート１０の下面に貼り合わせて、接続の面積を大きくすることにより、接続の強度を効果的に高める。絶縁部材２００をヘッドカバーシート１０と密接に接触させるために、ヘッドカバーシート接続部２０６ａの上面は絶縁部材２００の上面と面一になることが最も好ましい。

本実施例において、ヘッドカバーシート１０とヘッドカバーシート接続部２０６ａとは、他の形態によって接続されてもよい。具体的に、ヘッドカバーシート１０に固定孔１０２が設けられ、ヘッドカバーシート接続部２０６ａが固定孔１０２と嵌合して固定接続される。両者の接続の強度を高めるために、溶接の形態で固定するのは最も好ましい。

固定孔１０２は、貫通孔を用いてもよく（図６及び図９を参照）、ヘッドカバーシート１０の下面に設けられたブラインドホールを用いてもよい（図７を参照）。貫通孔を用いる場合、ヘッドカバーシート１０の上方にヘッドカバーシート１０とヘッドカバーシート接続部２０６ａとを溶接することができ、溶接スラグ及び溶接スリットは動力電池の内部に残ることがなく、したがって、動力電池の性能に与える影響も少ない。また、貫通孔を上方が大きく下方が小さい階段孔に設計してもよい。ヘッドカバーシート接続部２０６ａと固定孔１０２とは係着されており、これにより、固定孔の密封性能を高めることもできるとともに、ヘッドカバーシート接続部２０６ａが動力電池の内部に落下することを防止することもできる。一方で、ブラインドホールを用いる場合、絶縁部材接続部２０６ｂと接続部材嵌合部２００ａとを接続するとき、ヘッドカバーシート１０がヘッドカバーシート接続部２０６ａに大きい押圧力を付与するため、絶縁部材接続部２０６ｂと接続部材嵌合部２００ａとをしっかり接続することができる。

本実施例における接続部材嵌合部２００ａは絶縁部材接続部２０６ｂに引っ掛けられ、絶縁部材２００が落下することを防止することができればよい。例えば、絶縁部材接続部２０６ｂは、絶縁部材２００の外側周囲又は対称する両側部に設置されてもよい（図８を参照）。挿入溝を用いることは好ましく、挿入溝はヘッドカバーシート１０の厚さ方向に垂直な方向に延伸し、絶縁部材接続部２０６ｂは挿入ブロックであり、挿入ブロックは挿入溝内に差し込まれ、これにより、複数の方向から挿入ブロックの移動を制限し、固定の効果を高めることができる。挿入溝のような構造を用いる場合、同じ厚さのシート材を用いて異なる高さの部分に折り曲げ、それぞれヘッドカバーシート接続部２０６ａ及び絶縁部材接続部２０６ｂに形成することができる。

挿入溝の設置方法は複数種があり、一つは直接的に絶縁部材２００の縁部に設けられることが挙げられ、この場合、挿入溝の数は一つだけでなく、絶縁部材２００の縁部に取り囲むように設置される又は対称設置され（図３〜図５を参照）、それぞれの挿入溝は少なくとも、一つの接続部材２０６と嵌合する。このように、複数の接続部材２０６により、絶縁部材２００の周囲から絶縁部材２００を取り囲むことができ、これらの接続部材２０６と挿入溝との相互作用で絶縁部材２００の各方向への移動を制限し、安定性を高めることができる。このとき、接続部材２０６における絶縁部材接続部２０６ｂはヘッドカバーシート接続部２０６ａの一方の側に設置されることが最も好ましく、絶縁部材接続部２０６ｂは挿入溝に差し込まれると、ヘッドカバーシート接続部２０６ａはちょうど外側位置にある。

図９に示すように、挿入溝が直接的に絶縁部材２００の内部に設けられてもよく、絶縁部材接続部２０６ｂは挿入溝の一端から差し込まれ固定することができる。

図１０〜図１４に示すように、挿入溝はもう一つの形態で設置されてもよい。絶縁部材２００に装着孔２００ｃが設置され、挿入溝は装着孔２００ｃの内壁に設置されている。このように、接続部材２０６は装着孔２００ｃの内部に位置することになり、隠蔽性がよりよくなり、それとともに、動力電池の内部空間を節約することができる。但し、このような形態を用いる場合、注意すべきなのは、導電シート２０２が接続部材２０６によってヘッドカバーシート１０と電気的に接続されることを防止するために、導電シート接続部２００ｂと装着孔２００ｃとは互いに連通してはならない。接続部材２０６が装着孔２００ｃに設置されているため、絶縁部材接続部２０６ｂをヘッドカバーシート接続部２０６ａの縁部位置に設置すれば、挿入溝に差し込まれることができる。このとき、挿入溝は装着孔２００ｃの対称する両側部のみに設置されてもよく（図１０と図１１を参照）、装着孔２００ｃの周囲に取り囲むように設置されてもよい（図１２と図１３を参照）。ヘッドカバーシート接続部２０６ａに対する絶縁部材接続部２０６ｂの位置は挿入溝の位置に対応していることで、絶縁部材接続部２０６ｂが対応する挿入溝に差し込まれる。

同様に、図６〜図７に示すように、本実施例において、接続部材嵌合部２００ａは貫通孔の形態を用いてもよく、ヘッドカバーシート接続部２０６ａは接続部材嵌合部２００ａを通した後、下方から当該貫通孔に係止され、絶縁部材２００の移動を防止することができる。動力電池の内部空間の占用を減少するために、接続部材嵌合部２００ａは上方が小さく下方が大きい階段孔を用いてもよく、このように、ヘッドカバーシート接続部２０６ａにおける接続部材嵌合部２００ａを係止するための部分は絶縁部材２００の内部に位置することができ、絶縁部材２００から突出して動力電池の大量の空間を占めることがない。上述の場合、ヘッドカバーシート接続部２０６ａはリベットを用いることができ、リベットを接続部材嵌合部２００ａに通した後、リベット圧着により、リベットのヘッド部を平面状にして、これにより接続部材嵌合部２００ａを係止する。

本実施例において、導電シート２０２は導電シート接続部２００ｂによってヘッドカバーシート１０と絶縁固定される。接続の便利のために、導電シート接続部２００ｂを係止溝にしてもよく、導電シート２０２の縁部を係止溝に係着させることができる。このように、導電シート２０２を絶縁部材によってヘッドカバーシート１０に強固に固定することができ、これにより、正常な組立て及び使用中に導電シート２０２が自身の変位により断裂して機能をなくす問題を防止することができる。

本実施例はさらに動力電池を提供している。本実施例に係る動力電池のヘッドカバーを採用すると、導電シートが使用中に断裂して機能をなくしたり、変形したりすることによる故障を効果的に防止することができるとともに、大きい内部空間を持たせることもできる。

上述したのは本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明に対して、様々な変更と変化を行ってもよい。本発明の精神と範囲において行った如何なる変更、等価置換、改良等は、何れも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１０ ヘッドカバーシート
１００ 反転シート接続孔
１０２ 固定孔
２０ 第１の電極ユニット
２００ 絶縁部材
２００ａ 接続部材嵌合部
２００ｂ 導電シート接続部
２００ｃ 装着孔
２０２ 導電シート
２０４ 反転シート
２０６ 接続部材
２０６ａ ヘッドカバーシート接続部
２０６ｂ 絶縁部材接続部
３０ 第２の電極ユニット

Claims (19)

1. ヘッドカバーシート、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、
   前記第１の電極ユニットは反転シート、絶縁部材及び導電シートを備え、
   前記ヘッドカバーシートには反転シート接続孔が設置され、前記反転シートは前記反転シート接続孔を密封し、前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートの下方に設置され、前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートに接続され、前記導電シートは前記絶縁部材によって前記ヘッドカバーシートに絶縁固定されるとともに、前記反転シートに電気的に接続され、
   動力電池の内部圧力が基準圧力を超えた場合、前記反転シートが反転して、前記反転シートと前記導電シートとの電気的な接続が切断されることを特徴とする動力電池のヘッドカバー。
2. 前記絶縁部材は前記ヘッドカバーシートに接着固定されることを特徴とする請求項１に記載の動力電池のヘッドカバー。
3. 前記第１の電極ユニットはさらに接続部材を備え、
   前記絶縁部材には接続部材嵌合部及び導電シート接続部が設置されており、前記接続部材は前記ヘッドカバーシートに接続され前記接続部材嵌合部と嵌合接続されることにより前記絶縁部材を固定させ、前記導電シートは前記導電シート接続部によって固定されることを特徴とする請求項１に記載の動力電池のヘッドカバー。
4. 前記接続部材はヘッドカバーシート接続部及び絶縁部材接続部を備え、
   前記ヘッドカバーシート接続部は前記ヘッドカバーシートに接続され、前記絶縁部材接続部は前記接続部材嵌合部と嵌合接続されることを特徴とする請求項３に記載の動力電池のヘッドカバー。
5. 前記接続部材嵌合部は挿入溝であり、前記挿入溝は前記ヘッドカバーシートの厚さの方向に垂直な方向に延伸し、前記絶縁部材接続部は挿入ブロックであり、前記挿入ブロックは前記挿入溝に差し込まれることを特徴とする請求項４に記載の動力電池のヘッドカバー。
6. 前記接続部材嵌合部は複数が設置され、前記絶縁部材の縁部に取り囲むように設置される又は対称設置されており、それぞれの前記挿入溝は少なくとも、一つの前記接続部材と嵌合することを特徴とする請求項５に記載の動力電池のヘッドカバー。
7. 前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の一方の側に設置されることを特徴とする請求項６に記載の動力電池のヘッドカバー。
8. 前記絶縁部材にさらに装着孔が設置され、前記接続部材嵌合部は前記装着孔の内壁に設置され、前記接続部材は前記装着孔に設置されることを特徴とする請求項５に記載の動力電池のヘッドカバー。
9. 前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の縁部に設置されることを特徴とする請求項８に記載の動力電池のヘッドカバー。
10. 前記接続部材嵌合部は前記装着孔の両側部に対称設置され、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の両側部に対称設置されることを特徴とする請求項９に記載の動力電池のヘッドカバー。
11. 前記接続部材嵌合部は前記装着孔の周囲に取り囲むように設置され、前記絶縁部材接続部は前記ヘッドカバーシート接続部の周囲に取り囲むように設置されることを特徴とする請求項９に記載の動力電池のヘッドカバー。
12. 前記ヘッドカバーシート接続部の上面は前記絶縁部材の上面と面一になり、前記ヘッドカバーシート接続部は前記ヘッドカバーシートの下面に溶接されることを特徴とする請求項６又は８に記載の動力電池のヘッドカバー。
13. 前記ヘッドカバーシートに固定孔が設置され、前記接続部材は前記固定孔と嵌合して固定接続されることを特徴とする請求項４に記載の動力電池のヘッドカバー。
14. 前記固定孔は貫通孔であることを特徴とする請求項１３に記載の動力電池のヘッドカバー。
15. 前記固定孔は上方が大きく下方が小さい階段孔であり、前記接続部材は前記固定孔に係着されることを特徴とする請求項１４に記載の動力電池のヘッドカバー。
16. 前記固定孔は前記ヘッドカバーシートの下面に設けられたブラインドホールであることを特徴とする請求項１３に記載の動力電池のヘッドカバー。
17. 前記固定孔は前記接続部材に溶接で固定されることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバー。
18. 前記導電シート接続部は係止溝であり、前記導電シートの縁部は前記係止溝に係止されることを特徴とする請求項４乃至１１、１３乃至１６のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバー。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバーを備えることを特徴とする動力電池。