JP2018125282A - 絶縁カバー、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易にタブ群とケースを絶縁できる絶縁カバー、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法を提供すること。【解決手段】二次電池の第1の絶縁カバー50は、導電部材44と蓋部材15との間に位置する壁部52と、タブ群36の先端側曲げ部39とケース部材の間に位置する第1タブ絶縁部56と、先端側曲げ部39とタブ側端面12aとの間に位置する第2タブ絶縁部57と、を備える。また、第1の絶縁カバー50は、壁部52及び第2タブ絶縁部57の先端から積層方向に沿って凹んだ形状の第1溝及び第2溝と、を有する。【選択図】図2
Description
本発明は、絶縁カバー、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid)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。一般に、二次電池は、電極組立体を収容するケースを備え、そのケース内に電極組立体が収容されている。そして、二次電池からの電力の取り出しは、電極組立体の正極電極及び負極電極に、導電部材を介して接続された電極端子を通して行われている。
電極組立体には、例えば、複数の正極電極と複数の負極電極との間にセパレータを介在させた状態で積層した積層型の電極組立体がある。また、一般に、二次電池のケースには耐久性に優れるアルミニウム等の金属製ケースが多用されている。
特許文献1に開示の蓄電装置においては、正極集電部材(導電部材)及び負極集電部材(導電部材)における集電群(タブ群)との接続面が電極組立体と対向するように正極集電部材及び負極集電部材を配設している。ケース内では、断面U字状の絶縁カバーが、正極集電部材及び負極集電部材とケースの端子壁(蓋部材)との間に配設されるとともに、対向面と蓋部材とを離間させている。
ところで、二次電池の製造方法の一つに、蓋部材に導電部材を一体化し、蓋部材及び導電部材をユニット化した蓋端子組立体を予め組み立ておく方法がある。この方法では、蓋端子組立体の導電部材と、電極組立体のタブ群とを接合した後に、電極組立体をケース部材に挿入して、蓋部材をケース部材に固定する。
この方法では、導電部材を蓋部材に一体化した後に、特許文献1に開示のような断面U字状の絶縁カバーを装着することはできず、タブ群の最外層とケースとを絶縁するには、絶縁フィルムを電極組立体の活物質層だけでなくタブ群の位置まで配置しなければならない。よって、蓋端子組立体を用いて製造される二次電池において、タブ群の最外層とケースとを絶縁するには、導電部材と蓋部材を一体化する前に断面U字状の絶縁カバーを装着することになり組立工程の削減が求められる。
本発明の目的は、容易にタブ群とケースを絶縁できる絶縁カバー、蓄電装置、及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するための絶縁カバーは、シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置における前記絶縁カバーであって、一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝と、を有することを要旨とする。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置であって、前記絶縁カバーは、一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝と、を有することを要旨とする。
上記によれば、蓄電装置の製造方法の一つに、蓋部材と導電部材を一体化して、蓋端子組立体を予め製造した後、導電部材にタブ群を接合して、蓋端子組立体と電極組立体を一体化した後、電極組立体をケース部材内に収容する方法がある。
この製造方法において、導電部材にタブ群を接合する工程では、タブ群の全てのタブが曲げられていない状態で、かつ少なくとも積層方向の最外層のタブを導電部材の縁から突出させた状態で、タブ群と導電部材とを接合し、タブ群において導電部材の縁から突出した部分に突出部を形成する。
そして、蓋端子組立体と電極組立体が一体化された状態で、絶縁カバーがタブ群に装着される。この工程では、曲げられていない状態のタブ群及び蓋端子組立体を支持面上に支持させた状態とし、その後、タブ群の突出部を押し上げて撓ませながら、絶縁カバーをタブ群の突出部に向けて移動させる。このとき、突出部を押し上げて撓ませるために、支持面から上昇したピンを使うことがある。また、絶縁カバーは、第1タブ絶縁部が下に位置し、第2タブ絶縁部が上に位置するように配置される。
そして、絶縁カバーが突出部に近付き、蓋部材と導電部材の間に壁部が挿入されていくとともに、第2タブ絶縁部により、撓んだ状態にある突出部を押して折り曲げることができる。さらに、絶縁カバーを移動させると、導電部材と第2タブ絶縁部とが対向する状態になり、両者で区画された空間に突出部を押し込むことができる。
上記のように絶縁カバーを突出部に向けて移動させていく際、ピンを溝に入り込ませることができ、ピンが絶縁カバーの移動の妨げになることがない。よって、タブ群への絶縁カバーの装着と同時に、突出部の折り曲げを行うことができ、さらに、先端側曲げ部を第2タブ絶縁部で覆う形状にすることができ、絶縁カバーのタブ群への装着を容易に行うことができる。
そして、絶縁カバーを備えた蓄電装置においては、タブ群の先端側曲げ部は、第1タブ絶縁部及び第2絶縁部によってケース部材及び電極組立体から絶縁される。よって、蓋端子組立体の組立後に絶縁カバーをタブ群に装着する蓄電装置であっても、タブ群をケース部材及び電極組立体から絶縁でき、その絶縁のための工程を増やさずに絶縁できる。
前記蓄電装置は二次電池である。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置の製造方法であって、前記絶縁カバーは、一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、を有し、前記タブ群の全てのタブを、曲げられていない状態で、かつ少なくとも積層方向の最外層のタブが前記導電部材の縁から突出した状態で該導電部材に接合し、前記導電部材の縁から突出した突出部を前記タブ群に形成し、曲げられていない状態の前記タブ群を支持面上に支持させた状態で、前記突出部を押し上げて撓ませ、前記タブ群の突出部側から、該突出部に近付く方向へ前記絶縁カバーを移動させ、撓んだ状態にある前記最外層のタブを前記第2タブ絶縁部によって前記電極組立体に向けて押し、前記突出部を折り曲げながら前記導電部材と前記第2タブ絶縁部とで区画された空間に押し込むことを要旨とする。
上記問題点を解決するための蓄電装置の製造方法は、シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置の製造方法であって、前記絶縁カバーは、一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、を有し、前記タブ群の全てのタブを、曲げられていない状態で、かつ少なくとも積層方向の最外層のタブが前記導電部材の縁から突出した状態で該導電部材に接合し、前記導電部材の縁から突出した突出部を前記タブ群に形成し、曲げられていない状態の前記タブ群を支持面上に支持させた状態で、前記突出部を押し上げて撓ませ、前記タブ群の突出部側から、該突出部に近付く方向へ前記絶縁カバーを移動させ、撓んだ状態にある前記最外層のタブを前記第2タブ絶縁部によって前記電極組立体に向けて押し、前記突出部を折り曲げながら前記導電部材と前記第2タブ絶縁部とで区画された空間に押し込むことを要旨とする。
これによれば、絶縁カバーの第2タブ絶縁部により、撓んだ状態にある突出部を押して、導電部材と第2タブ絶縁部とで区画された空間に突出部を押し込むことができる。よって、タブ群への絶縁カバーの装着と同時に、突出部を折り曲げ、先端側曲げ部を第2タブ絶縁部で覆う形状にすることができ、絶縁カバーの装着を容易に行うことができる。
また、蓄電装置の製造方法について、前記絶縁カバーは、前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝を備え、前記タブ群の突出部は、前記支持面から上昇したピンによって押し上げられ、前記第2タブ絶縁部で前記最外層のタブを押し込んでいく際には、前記溝に前記ピンを入り込ませる。
これによれば、タブ群の突出部をピンで押し上げ、撓ませることができる。そして、絶縁カバーを突出部に向けて移動させていく際、ピンを溝に入り込ませることができ、ピンが絶縁カバーの移動の妨げになることがない。
本発明によれば、容易にタブ群とケースを絶縁できる。
以下、絶縁カバー、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を具体化した一実施形態を図1〜図12にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10はケース11を備え、ケース11には電極組立体12が収容されている。ケース11は、四角箱状のケース部材14と、このケース部材14の開口部14aを閉塞する矩形平板状の蓋部材15とを有している。なお、本実施形態の二次電池10はリチウムイオン電池である。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10はケース11を備え、ケース11には電極組立体12が収容されている。ケース11は、四角箱状のケース部材14と、このケース部材14の開口部14aを閉塞する矩形平板状の蓋部材15とを有している。なお、本実施形態の二次電池10はリチウムイオン電池である。
電極組立体12は、シート状の複数の正極電極21とシート状の複数の負極電極31とを備え、正極電極21と負極電極31とは異なる極性の電極である。詳細に図示しないが、正極電極21は、正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)と、その正極金属箔の両面に存在する正極活物質層とを有する。負極電極31は、負極金属箔(本実施形態では銅箔)と、その負極金属箔の両面に存在する負極活物質層とを有する。そして、電極組立体12は、複数の正極電極21と複数の負極電極31の間にこれらを絶縁するセパレータ24を介在させて層状とした積層型である。正極電極21と負極電極31が積層された方向を電極組立体12の積層方向とする。
正極電極21は、正極電極21の一辺21aの一部から突出した形状のタブ25を有する。負極電極31は、負極電極31の一辺31aの一部から突出した形状のタブ35を有する。複数の正極のタブ25、及び複数の負極のタブ35は、正極電極21及び負極電極31が積層された状態で、正極のタブ25と負極のタブ35とが重ならない位置にそれぞれ設けられている。
電極組立体12は、タブ側端面12aを備える。タブ側端面12aは、正極電極21の一辺21a、負極電極31の一辺31a、及びセパレータ24の一辺を寄せ集めて形成されている。電極組立体12を構成する各正極電極21は、それぞれのタブ25が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。同様に、電極組立体12を構成する各負極電極31は、それぞれのタブ35が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。
二次電池10は、タブ側端面12aから突出した正極のタブ群36を有し、このタブ群36は、全ての正極のタブ25を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。また、二次電池10は、タブ側端面12aから突出した負極のタブ群36を有し、このタブ群36は、全ての負極のタブ35を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。
次に、タブ群36について詳細に説明する。なお、タブ群36は、正極と負極と同じ構成であるため、同じ部材番号を付して説明する。
図2に示すように、各極のタブ群36において、電極組立体12の積層方向一端の最外層に位置するタブ25,35(図2では正極のタブ25は図示しない)を第1タブ36aと記載する。また、各極のタブ群36において、電極組立体12の積層方向の他端の最外層に位置するタブ25,35(図2では正極のタブ25は図示しない)を第2タブ36bと記載する。この場合、各極のタブ群36においては、第1タブ36aに第2タブ36bが接近するように、積層方向の一端側であってタブ群36の突出方向のタブ側端面12a寄りにタブ25,35が寄せ集められている。これにより、積層段階で独立していた各タブ25,35は、第1タブ36a側に集約されている。
図2に示すように、各極のタブ群36において、電極組立体12の積層方向一端の最外層に位置するタブ25,35(図2では正極のタブ25は図示しない)を第1タブ36aと記載する。また、各極のタブ群36において、電極組立体12の積層方向の他端の最外層に位置するタブ25,35(図2では正極のタブ25は図示しない)を第2タブ36bと記載する。この場合、各極のタブ群36においては、第1タブ36aに第2タブ36bが接近するように、積層方向の一端側であってタブ群36の突出方向のタブ側端面12a寄りにタブ25,35が寄せ集められている。これにより、積層段階で独立していた各タブ25,35は、第1タブ36a側に集約されている。
本実施形態において、各タブ25,35は同じ大きさに形成されている。このため、電極組立体12の積層方向において、第1タブ36aからの離間距離が長いタブ25,35ほど、タブ群36として集約されてタブ25,35が重ねられた部分である重合領域における長さが短い。このため、全てのタブ25,35を導通させるための導通部Wは、第1タブ36aから最も離間距離が長い第2タブ36bにおける他のタブ25,35との重合領域に合わせて設けられている。また、タブ群36において、タブ側端面12aからのタブ25,35の突出方向に沿った導通部Wよりも先端側では、全てのタブ25,35が自由端部となり、電極組立体12側に折り曲げられている。
タブ群36は、タブ側端面12a寄りに基端側曲げ部37を備える。基端側曲げ部37は、タブ群36において、積層方向一端側に寄せ集められた部分と、積層方向一端側から積層方向他端側に向けて曲げられた部分と、を含む。また、タブ群36は、延出部38を備える。延出部38は、基端側曲げ部37から電極組立体12の積層方向に延びる部分である。延出部38は、蓋部材15の内面15bに沿って、基端側曲げ部37から積層方向に延びる形状である。そして、この延出部38に上記導通部Wが設けられている。さらに、タブ群36は、延出部38より先端側に、電極組立体12に向けて曲げられた先端側曲げ部39を備える。先端側曲げ部39は、タブ側端面12aからのタブ25,35の突出方向における延出部38よりも先端側に位置している。先端側曲げ部39は、タブ群36において積層方向の一端側に向けて折り返された部分である。
正極のタブ群36には、電極組立体12と、後述の正極端子構造16とを電気的に接続するための導電部材44が接合されている。また、負極のタブ群36には、電極組立体12と、後述の負極端子構造17とを電気的に接続するための導電部材44が接合されている。そして、蓋部材15の内面15bと電極組立体12のタブ側端面12aとの間には、各極の導電部材44が配置されている。
次に、正極端子構造16及び負極端子構造17を説明する。なお、正極端子構造16と負極端子構造17は基本的に同じ構成であるため、共通の部材については、同じ部材番号を使用して説明する。
図1に示すように、正極端子構造16及び負極端子構造17は、それぞれ引出端子40を備える。引出端子40は、各極において導電部材44と電気的に接続され、かつ蓋部材15の外面15aより外側に突出している。正極端子構造16及び負極端子構造17は、蓋部材15の外側で引出端子40と電気的に接続された端子接続部材41を備える。正極端子構造16及び負極端子構造17は、蓋部材15の外側で、端子接続部材41と電気的に接続された外部接続端子42を備える。正極端子構造16及び負極端子構造17は、端子接続部材41及び外部接続端子42を蓋部材15から絶縁する外側絶縁部材43を蓋部材15の外面15aに備える。
次に、ケース11内の絶縁カバーについて説明する。
図2に示すように、二次電池10は、両極の導電部材44に対し、タブ群36の先端側曲げ部39側から装着された第1の絶縁カバー50と、タブ群36の基端側曲げ部37側から装着された第2の絶縁カバー60と、を備える。
図2に示すように、二次電池10は、両極の導電部材44に対し、タブ群36の先端側曲げ部39側から装着された第1の絶縁カバー50と、タブ群36の基端側曲げ部37側から装着された第2の絶縁カバー60と、を備える。
第1の絶縁カバー50は、矩形板状の壁部52を備える。壁部52は、両極の導電部材44と蓋部材15との間に位置し、両者を絶縁する。第1の絶縁カバー50は、タブ群36の先端側曲げ部39側となる積層方向他端側に配置されている。第1の絶縁カバー50の壁部52は、両極の導電部材44に支持されている。
図4又は図5に示すように、第1の絶縁カバー50は、壁部52の長手方向の中央部に凸部52aを備える。凸部52aは、壁部52の長手方向の両端部よりも突出した形状である。第1の絶縁カバー50は長手方向における凸部52aの両側に第1溝52bを備える。第1溝52bは、壁部52の先端から短手方向に凹む形状である。第1溝52bは、電極組立体12における正極電極21及び負極電極31の積層方向に沿って壁部52の先端から凹む形状である。
第1の絶縁カバー50は、壁部52の長手方向の一端寄りに補強リブ53を備える。また、第1の絶縁カバー50は、注液孔54を備える。注液孔54は、壁部52の厚み方向に沿って補強リブ53を貫通している。注液孔54は、蓋部材15の注液口(図示せず)に対応した位置に配置される。
第1の絶縁カバー50は、係止凹部55を補強リブ53に備える。係止凹部55は注液孔54よりも補強リブ53の先端部寄りにある。係止凹部55は、壁部52の内面側において補強リブ53から厚み方向に凹む形状である。補強リブ53は先端部から係止凹部55に向かうに従い徐々に厚みが厚くなる形状である。
第1の絶縁カバー50は、壁部52の一つの長縁部から電極組立体12に向けて突出した形状の第1タブ絶縁部56を備えるとともに、第1タブ絶縁部56から突出し、かつ壁部52と間隔を空けて対向した形状の一対の第2タブ絶縁部57を備える。第1タブ絶縁部56からの第2タブ絶縁部57の突出寸法は、第1タブ絶縁部56からの壁部52の突出寸法より短い。
図2に示すように、第1タブ絶縁部56は、タブ群36の先端側曲げ部39を外側から覆う。第1タブ絶縁部56は、積層方向において、タブ群36の積層方向他端と、ケース部材14の内側面14bとの間に位置し、先端側曲げ部39とケース部材14とを絶縁する。
第2タブ絶縁部57は、先端側曲げ部39とタブ側端面12aとの間に位置し、先端側曲げ部39を電極組立体12側から覆う。タブ群36の先端側曲げ部39は、導電部材44と、第1タブ絶縁部56と、第2タブ絶縁部57とで区画された隙間に入り込んだ状態にある。
図5に示すよう、第1の絶縁カバー50は、各第2タブ絶縁部57の先端から第1タブ絶縁部56に向けて凹む第2溝57aを備える。第2溝57aは、電極組立体12における正極電極21及び負極電極31の積層方向に沿って第2タブ絶縁部57の先端から凹む形状である。図7に示すように、第1の絶縁カバー50の平面視では、第1溝52bの最も凹んだ位置と、第2溝57aの最も凹んだ位置とが同じ位置にある。また、第1の絶縁カバー50の平面視では、第1溝52bと第2溝57aとは重なり合っている。
図4に示すように、第1の絶縁カバー50は、壁部52の長手方向一端側に負極絶縁部59を備え、長手方向他端側に正極絶縁部58を備える。図示しないが、正極絶縁部58は、正極端子構造16における引出端子40とタブ側端面12aとの間に位置し、正極端子構造16と電極組立体12とを絶縁する。負極絶縁部59は、負極端子構造17における引出端子40とタブ側端面12aとの間に位置し、負極端子構造17と電極組立体12とを絶縁する。
第2の絶縁カバー60は、矩形状の壁部61を備え、壁部61の長手方向の中央部に凹部61aを備える。凹部61aは、壁部61の長手方向の中央部から短手方向に凹んだ形状である。第2の絶縁カバー60は、壁部61の一つの長縁部から電極組立体12に向けて突出した形状のタブ絶縁部62を備える。図2に示すように、タブ絶縁部62は、タブ群36の基端側曲げ部37を外側(ケース部材14の内側面14b側)から覆う。タブ絶縁部62は、積層方向において、タブ群36の積層方向一端と、ケース部材14の内側面14bとの間に位置し、タブ絶縁部62は、基端側曲げ部37をケース部材14から絶縁する。
図5に示すように、第2の絶縁カバー60は、タブ絶縁部62から突出した係止用突出部63を備える。第2の絶縁カバー60は、係止用突出部63の突出端部に係止爪64を備える。係止爪64は、第1の絶縁カバー50の係止凹部55に係止可能である。
そして、図2又は図3に示すように、第1の絶縁カバー50と第2の絶縁カバー60とは、係止凹部55に係止爪64が係止して一体に組付けられている。第1の絶縁カバー50の凸部52aは、第2の絶縁カバー60の凹部61aに入り込み、壁部52,61が平板状に組付けられている。組付けられた壁部52,61は、導電部材44と蓋部材15とを絶縁している。
次に、第1の絶縁カバー50をタブ群36に装着する方法を説明する。なお、蓋部材15に正極端子構造16及び負極端子構造17が一体化されることにより、蓋部材15に導電部材44が一体化され、蓋端子組立体20が形成されているとする。
さて、蓋端子組立体20に電極組立体12を一体化するには、まず、蓋端子組立体20の各極の導電部材44にタブ群36を接合する。図6に示すように、導電部材44にタブ群36を接合する工程では、全てのタブ群36を導通部Wで導電部材44に接続するため、タブ群36は電極組立体12からの突出方向の中央部付近が導電部材44上に載せられる。
また、導電部材44にタブ群36を接合する工程では、タブ群36は、全てのタブ25,35が曲げられていない状態で導電部材44上に載せられ、タブ群36の先端側が、導電部材44の一つの長縁部から突出した状態となる。このとき、少なくとも第1タブ36aが導電部材44の長縁部から突出するようにタブ群36が導電部材44に載せられる。本実施形態では、全てのタブ25,35が導電部材44の長縁部から突出するようにタブ群36が導電部材44に載せられる。
タブ群36において、導電部材44から突出した部分を突出部36dとする。この突出部36dは、後に折り曲げられて先端側曲げ部39となる部分である。そして、タブ群36と導電部材44とが溶接されて導通部Wが形成されるとともに、導通部Wより先端側に突出部36dが形成される。また、蓋端子組立体20と電極組立体12が一体化される。
ここで、第1の絶縁カバー50の組付装置69について説明する。
図6又は図9に示すように、組付装置69は、電極組立体12を下方から支持する載置台70を備える。組付装置69は、載置台70に電極組立体12が載置された状態で、蓋端子組立体20の蓋部材15を下方から支持する支持台71を一対備える。一対の支持台71は、蓋部材15の長手方向に離れて配置され、各タブ群36を下方から支持する位置に配置されている。各支持台71は、蓋部材15を支持する支持面71aを備えるとともに、支持面71aから出没可能なピン72を備える。
図6又は図9に示すように、組付装置69は、電極組立体12を下方から支持する載置台70を備える。組付装置69は、載置台70に電極組立体12が載置された状態で、蓋端子組立体20の蓋部材15を下方から支持する支持台71を一対備える。一対の支持台71は、蓋部材15の長手方向に離れて配置され、各タブ群36を下方から支持する位置に配置されている。各支持台71は、蓋部材15を支持する支持面71aを備えるとともに、支持面71aから出没可能なピン72を備える。
組付装置69は、載置台70に対し接離する方向、すなわち載置台70に載置された電極組立体12に対し接離する方向へ移動可能な治具73を備える。治具73は、載置台70に向けて移動すると、一対の支持台71の間に入り込み可能である。治具73は、側面視L字状であり、座部73aと、座部73aから突出した形状の押圧部73bとを備える。そして、座部73aには第1の絶縁カバー50の壁部52が載置され、押圧部73bは第1タブ絶縁部56を押圧可能である。また、座部73aは、段差状であり、座部73aに支持された第1の絶縁カバー50の壁部52と、座部73aの先端部73cとの間には隙間S(図8参照)が形成可能である。
さて、組付装置69によって第1の絶縁カバー50をタブ群36に装着するには、図7に示すように、載置台70に電極組立体12が載置され、治具73に第1の絶縁カバー50が支持される。また、各タブ群36及び蓋端子組立体20が支持台71の支持面71a上に支持され、タブ群36の突出部36dの下方にピン72が位置する。このとき、タブ群36は、全てのタブ25,35が曲げられていない状態である。
図7に示すように、電極組立体12は、各タブ群36の第1タブ36aが下に位置する。また、第1の絶縁カバー50は、壁部52が座部73aに支持され、第2タブ絶縁部57が壁部52の上に位置する。さらに、第1溝52b及び第2溝57aから電極組立体12への延長線上に、ピン72が出没する位置があるように、治具73に載置される。
そして、図8に示すように、各支持台71からピン72を上昇させると、各タブ群36の第1タブ36aがピン72によって押し上げられ、突出部36dが上に向けて撓む。次に、治具73をタブ群36の突出部36dに近付く方向へ移動させ、第1の絶縁カバー50を移動させる。このとき、突出部36dの第1タブ36aを含めた全てのタブ25,35の先端が、第2タブ絶縁部57の上面より上に位置するようにピン72でタブ群36が押し上げられる。
第1の絶縁カバー50が突出部36dに近付くと、上昇したピン72は、第1の絶縁カバー50の第1溝52b及び第2溝57aに入り込んでいくとともに、図9に示すように、第2タブ絶縁部57の先端が突出部36dの第1タブ36aを押圧し始める。その後、ピン72を下降させながら、第1の絶縁カバー50を電極組立体12に向けて移動させる。
そして、治具73を電極組立体12に向けて移動させ、第1の絶縁カバー50を電極組立体12に近付けていくと、第2タブ絶縁部57によって突出部36dが押圧されていく。さらに、第1の絶縁カバー50を電極組立体12に近付けていく。このとき、座部73aの先端部73cと壁部52との間の隙間Sに蓋部材15が入り込み、第1の絶縁カバー50が電極組立体12に近付いていく。
その結果、図10に示すように、第2タブ絶縁部57の内面に第1タブ36aが摺接し、突出部36dが折り曲げられ、導電部材44と第2タブ絶縁部57との間の空間に突出部36dが入り込み、先端側曲げ部39が形成される。その後、第1の絶縁カバー50をさらに押し込むと、図11に示すように、第1の絶縁カバー50がタブ群36に装着されるとともに、蓋端子組立体20に装着される。その後、治具73を蓋端子組立体20から遠ざける。
次に、電極組立体12をケース部材14の開口部14aからケース部材14内に挿入する。次いで、図12に示すように、タブ群36を基端側から折り曲げ、基端側曲げ部37を形成する。そして、第2の絶縁カバー60の壁部61を、蓋部材15と導電部材44との間に差し込むとともに、図3に示すように、係止用突出部63の係止爪64を、第1の絶縁カバー50の係止凹部55に係止させ、第1の絶縁カバー50と第2の絶縁カバー60を一体化する。その結果、導電部材44と蓋部材15との間に壁部52,61が位置するとともに、タブ群36の基端側曲げ部37は第2の絶縁カバー60のタブ絶縁部62によって覆われ、先端側曲げ部39は第1の絶縁カバー50の第1タブ絶縁部56及び第2タブ絶縁部57によって覆われた状態となる。
そして、蓋部材15をケース部材14の開口部14aの開口端に接合すると、二次電池10が組み立てられる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)二次電池10の製造について、蓋端子組立体20を予め製造しておき、この蓋端子組立体20の各導電部材44に各タブ群36を接合して電極組立体12を一体化した状態で電極組立体12をケース部材14内に収容して二次電池10を製造する方法がある。この製造方法では、第1の絶縁カバー50及び第2の絶縁カバー60は、蓋端子組立体20の製造後に、蓋部材15と導電部材44との間に各壁部52,61を差し込んで装着される。
タブ群36の基端側曲げ部37は、第2の絶縁カバー60のタブ絶縁部62によってケース部材14と絶縁でき、先端側曲げ部39は第1の絶縁カバー50の第1タブ絶縁部56によってケース部材14と絶縁できるとともに、第2タブ絶縁部57によって電極組立体12と絶縁できる。よって、蓋端子組立体20に絶縁カバー50,60を装着して製造された二次電池10であっても、タブ群36を積層方向両側から容易に絶縁することができる。したがって、導電部材44と蓋部材15を絶縁するための既存の構成である絶縁カバー50,60を装着するだけでタブ群36をケース部材14及び電極組立体12から絶縁でき、その絶縁のための工程を増やさずに済む。
(2)タブ群36に第1の絶縁カバー50を装着する工程では、載置台70のピン72により突出部36dを押し上げ、タブ群36の最外層の第1タブ36aを、第1の絶縁カバー50の第2タブ絶縁部57より上に位置させる。その結果、第1の絶縁カバー50を突出部36dに近付けると、第2タブ絶縁部57の先端によって第1タブ36aを押すことができ、第2タブ絶縁部57によって突出部36dを折り曲げることができる。その結果、タブ群36への第1の絶縁カバー50の装着と同時に、突出部36dを折り曲げ、先端側曲げ部39を第2タブ絶縁部57で覆う形状にすることができ、第1の絶縁カバー50の装着を容易に行うことができる。
(3)タブ群36の突出部36dは、ピン72によって押し上げられるが、第1の絶縁カバー50を突出部36dに近付けていく際に、ピン72を第1の絶縁カバー50が備える第1溝52b及び第2溝57aに入り込ませることができる。このため、突出部36dを押し上げるためにピン72が上昇した状態であっても、第1の絶縁カバー50を電極組立体12に向けて移動させることができる。その結果、タブ群36への第1の絶縁カバー50の装着の際、タブ群36の突出部36dを折り曲げつつ、導電部材44と第2タブ絶縁部57の間にタブ群36の突出部36dを入れ込むことができ、第1の絶縁カバー50の装着を容易に行うことができる。
(4)タブ群36と導電部材44の溶接時に、溶接時に発生する熱によって各タブ25,35に反りが発生しやすく、タブ群36の先端側ではタブ25,35の反りの向きがばらついている。しかし、第1の絶縁カバー50を装着する際は、ピン72で突出部36d全体を押し上げるため、タブ25,35を全てピン72で押し上げた方向に反らせることができる。このため、第1の絶縁カバー50を近付けて第2タブ絶縁部57で突出部36dを押圧するとき、全てのタブ25,35を同じ方向に折り曲げることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 二次電池10が備える絶縁カバーは、実施形態のように、第1の絶縁カバー50と第2の絶縁カバー60の2つを備える構成でなくてもよい。例えば、二次電池10は、第1の絶縁カバー50だけを備える構成としてもよい。このように構成した場合、タブ群36の基端側曲げ部37が、電極組立体12のタブ側端面12a内に位置するように折り曲げていれば、ケース部材14と接触することが抑制できる。そして、第1の絶縁カバー50の第1タブ絶縁部56及び第2タブ絶縁部57により、先端側曲げ部39を覆うことで、タブ群36の先端側が自由端となっていても、ケース部材14及びタブ側端面12aから絶縁できる。
○ 二次電池10が備える絶縁カバーは、実施形態のように、第1の絶縁カバー50と第2の絶縁カバー60の2つを備える構成でなくてもよい。例えば、二次電池10は、第1の絶縁カバー50だけを備える構成としてもよい。このように構成した場合、タブ群36の基端側曲げ部37が、電極組立体12のタブ側端面12a内に位置するように折り曲げていれば、ケース部材14と接触することが抑制できる。そして、第1の絶縁カバー50の第1タブ絶縁部56及び第2タブ絶縁部57により、先端側曲げ部39を覆うことで、タブ群36の先端側が自由端となっていても、ケース部材14及びタブ側端面12aから絶縁できる。
○ タブ群36の突出部36dをピン72で押し上げる際、最外層の第1タブ36aが第2タブ絶縁部57より上に位置していればよく、その他のタブ25,35は第2タブ絶縁部57より下に位置していてもよい。
○ タブ群36を導電部材44に接合する際、少なくとも第1タブ36aが導電部材44の長縁部から突出するようにタブ群36が導電部材44に載せられればよく、第1タブ36aのみ、又は全てのタブ25,35のうち、第1タブ36aを含む数枚だけが導電部材44の長縁部から突出するように導電部材44に載せられてもよい。
○ 突出部36dを撓ませる方法は、ピン72で押し上げて撓ませる方法以外でもよい。例えば、第1タブ36aの先端に係止治具を下方から係止させ、係止治具によって第1タブ36aを押し上げて突出部36dを撓ませてもよいし、第1タブ36aの下方からエア等で押し上げて突出部36dを撓ませてもよい。この場合には、第1の絶縁カバー50の第1溝52b及び第2溝57aは無くてもよい。
○ 第1の絶縁カバー50と第2の絶縁カバー60とが一体化できれば、両カバー50,60を一体化する方法は、係止凹部55と係止爪64との係止以外の方法でもよい。
○ 正極端子構造16及び負極端子構造17は、引出端子40、端子接続部材41、及び外部接続端子42を用いた構造以外でもよく、例えば、電極端子が導電部材44に直接接続されたものでもよい。
○ 正極端子構造16及び負極端子構造17は、引出端子40、端子接続部材41、及び外部接続端子42を用いた構造以外でもよく、例えば、電極端子が導電部材44に直接接続されたものでもよい。
○ 図13及び図14に示すように、第1の絶縁カバー50は、壁部52の第1溝52b、及び第2タブ絶縁部57の第2溝57aを備えていなくてもよい。図13の破線に示すように、壁部52又は第2タブ絶縁部57の表面に対し直交する方向から見た第1の絶縁カバー50の平面視では、壁部52における長手方向の両側部(凸部52aよりも外側の部分)に対し、第2タブ絶縁部57が重なり合っている。その一方で、壁部52又は第2タブ絶縁部57の表面に対し直交する方向から見た第1の絶縁カバー50の平面視では、壁部52の長手方向の端より外側に正極絶縁部58及び負極絶縁部59が並設されており、壁部52と、正極絶縁部58及び負極絶縁部59とは重なり合っていない。よって、第1の絶縁カバー50は、上記平面視で壁部52に対し重なり合う部分(第2タブ絶縁部57)と重なり合わない部分(正極絶縁部58及び負極絶縁部59)とを有する構成である。そして、第1の絶縁カバー50において、第2タブ絶縁部57と正極絶縁部58とは一体成形されるとともに、第2タブ絶縁部57と負極絶縁部59とは一体成形され、第2タブ絶縁部57、正極絶縁部58及び負極絶縁部59は一繋ぎである。
上記のように、壁部52と一部が重なり合う第2タブ絶縁部57と、壁部52と重なり合わない正極絶縁部58及び負極絶縁部59とを備えた第1の絶縁カバー50によれば、以下の効果を奏する。まず、タブ群36に第1の絶縁カバー50を装着する工程において、各第2タブ絶縁部57の先端により、第1タブ36aを押して突出部36dを折り曲げることができ、各第2タブ絶縁部57により、各先端側曲げ部39を覆うことができる。また、正極絶縁部58及び負極絶縁部59により、二次電池10において、各引出端子40と電極組立体12とを絶縁することができる。
なお、二次電池10は、図13及び図14に示すような、第1溝52b及び第2溝57aを備えない第1の絶縁カバー50だけを、絶縁カバーとして備える構成であってもよい。この場合には、第1の絶縁カバー50は、補強リブ53に係止凹部55を備えていなくてもよい。
○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
○ 正極電極21及び負極電極31は、金属箔の片面に活物質層が存在する構造でもよい。
○ 正極電極21及び負極電極31は、金属箔の片面に活物質層が存在する構造でもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質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。
10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…電極組立体、12b…タブ側端面、14…ケース部材、14a…開口部、15…蓋部材、15b…内面、21…正極電極、21a,31a…一辺、25…タブ、31…負極電極、35…タブ、36…タブ群、36a…最外層のタブとしての第1タブ、36d…突出部、38…延出部、39…先端側曲げ部、44…導電部材、50…第1の絶縁カバー、52…壁部、52b…第1溝、56…第1タブ絶縁部、57…第2タブ絶縁部、57a…第2溝、60…第2の絶縁カバー、71a…支持面、72…ピン。
Claims (5)
- シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、
前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、
前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、
同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、
前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、
前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置における前記絶縁カバーであって、
一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、
前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、
前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、
前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝と、を有することを特徴とする絶縁カバー。 - シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、
前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、
前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、
同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、
前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、
前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置であって、
前記絶縁カバーは、
一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、
前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、
前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、
前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝と、を有することを特徴とする蓄電装置。 - 前記蓄電装置は二次電池である請求項2に記載の蓄電装置。
- シート状の正極と負極の電極が絶縁された状態で交互に積層された電極組立体と、
前記電極の一辺の一部から突出した形状のタブが同じ極性同士で積層されたタブ群と、
前記電極組立体及び前記タブ群を収容するケース部材、及び該ケース部材の開口部を閉塞する蓋部材を有するケースと、
同じ極性の前記タブ群と接合され、前記蓋部材と、該蓋部材の内面に対向し、かつ前記タブ群が存在する前記電極組立体のタブ側端面との間に配置された一対の導電部材と、
前記タブ群を覆う絶縁カバーと、を備え、
前記タブ群は、前記電極の積層方向に延びる延出部と、前記タブ側端面からの前記タブの突出方向における前記延出部よりも先端側に位置し、かつ前記電極組立体に向けて曲げられた先端側曲げ部と、を有する蓄電装置の製造方法であって、
前記絶縁カバーは、
一対の前記導電部材と前記蓋部材との間に位置する壁部と、
前記壁部から前記電極組立体に向けて突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記ケース部材との間に位置する第1タブ絶縁部と、
前記第1タブ絶縁部から突出した形状であり、前記先端側曲げ部と前記タブ側端面との間に位置する第2タブ絶縁部と、を有し、
前記タブ群の全てのタブを、曲げられていない状態で、かつ少なくとも積層方向の最外層のタブが前記導電部材の縁から突出した状態で該導電部材に接合し、前記導電部材の縁から突出した突出部を前記タブ群に形成し、
曲げられていない状態の前記タブ群を支持面上に支持させた状態で、前記突出部を押し上げて撓ませ、
前記タブ群の突出部側から、該突出部に近付く方向へ前記絶縁カバーを移動させ、撓んだ状態にある前記最外層のタブを前記第2タブ絶縁部によって前記電極組立体に向けて押し、前記突出部を折り曲げながら前記導電部材と前記第2タブ絶縁部とで区画された空間に押し込むことを特徴とする蓄電装置の製造方法。 - 前記絶縁カバーは、前記壁部及び前記第2タブ絶縁部の先端から前記積層方向に沿って凹んだ形状の溝を備え、
前記タブ群の突出部は、前記支持面から上昇したピンによって押し上げられ、
前記第2タブ絶縁部で前記最外層のタブを押し込んでいく際には、前記溝に前記ピンを入り込ませる請求項4に記載の蓄電装置の製造方法。
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