JP2018139190A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage element.
蓄電素子においては、電極端子が容器及び絶縁体を貫通して集電体にかしめられることで、電極端子と集電体とが電気的に接続されたものが知られている(例えば特許文献1参照)。この場合、かしめによる締結力によって、絶縁体が圧迫されて一定の気密性が確保されている。 In the electric storage element, an electrode terminal that is electrically connected to the current collector by passing through the container and the insulator and being caulked to the current collector is known (for example, Patent Document 1). reference). In this case, the insulating member is pressed by the fastening force by caulking to ensure a certain airtightness.
ところで、電極端子をかしめた場合、そのかしめた部分が容器の内方に配置されてしまうので、容器の内部空間が狭くなってしまい、その分、電極体を小さくする必要があった。このように、かしめによる接合を採用した場合、設計上の制約が必要であるので、設計の自由度を妨げる一因となっていた。 By the way, when the electrode terminal is caulked, the caulked portion is disposed inside the container, so that the internal space of the container is narrowed, and accordingly, the electrode body needs to be made smaller. As described above, when joining by caulking is employed, design restrictions are necessary, which is one factor that hinders the degree of freedom in design.
このため、本発明の課題は、かしめによる設計上の制約を排除して、蓄電素子の設計の自由度を高めることである。 For this reason, an object of the present invention is to eliminate design restrictions due to caulking and to increase the degree of freedom in designing the power storage element.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、集電体と、集電体に接合される電極端子と、集電体及び電極端子と容器との間に介在した樹脂部材と、を備え、樹脂部材、容器及び電極端子が一体成形体であり、集電体は、容器に対向する本体部と、本体部から突出して、電極端子の軸部に接合される突部とを備え、軸部及び突部は、軸部及び突部の少なくとも一方が前記容器を貫通した状態で接合されており、電極端子の側面には、樹脂部材内に埋まる突起が形成されている。 In order to achieve the above object, a power storage element according to one embodiment of the present invention includes a container, a current collector, an electrode terminal bonded to the current collector, and the current collector, the electrode terminal, and the container. The resin member, the container, and the electrode terminal are integrally formed, and the current collector projects from the container and is joined to the shaft portion of the electrode terminal. The shaft portion and the protrusion are joined in a state where at least one of the shaft portion and the protrusion penetrates the container, and a protrusion embedded in the resin member is formed on the side surface of the electrode terminal. Has been.
この構成によれば、樹脂部材、容器及び電極端子が一体成形体であるので、電極端子をかしめて樹脂部材を電極端子及び容器に密着させなくとも、樹脂部材と容器との間や、樹脂部材と電極端子との間の気密性を確保することができる。そして、電極端子の側面に形成された突起が、樹脂部材内に埋まっているので、容器外方に向けた引き抜き力が電極端子に作用したとしても、突起が樹脂部材に引っかかって電極端子の抜けを抑制することができる。つまり、かしめよりも密着性が弱く、抜けやすい接合方法を採用したとしても、上述した構成で補填することができる。これにより、かしめがなくとも気密性及び耐抜け性を発揮することができるため、かしめのための設計上の制約を排除することができ、設計の自由度を高めることができる。具体的には、容器の内部空間を広げることができるので、容器を大きくしなくとも電極体を大きくすることができる。 According to this configuration, since the resin member, the container, and the electrode terminal are integrally formed, the resin member, the container, and the resin member can be formed without caulking the electrode terminal and bringing the resin member into close contact with the electrode terminal and the container. Airtightness between the electrode terminal and the electrode terminal can be ensured. Since the protrusion formed on the side surface of the electrode terminal is embedded in the resin member, even if the pulling force toward the outside of the container is applied to the electrode terminal, the protrusion is caught by the resin member and the electrode terminal comes off. Can be suppressed. That is, even if a bonding method that is weaker than caulking and easy to come off is adopted, it can be compensated by the above-described configuration. As a result, airtightness and drop-out resistance can be exhibited without caulking, so that design restrictions for caulking can be eliminated and design freedom can be increased. Specifically, since the internal space of the container can be expanded, the electrode body can be enlarged without enlarging the container.
また、電極端子は、軸部よりも外形の大きい、軸部を支持する端子本体を備え、突起は、端子本体の側面に形成されていてもよい。 In addition, the electrode terminal may include a terminal body that supports the shaft portion having a larger outer shape than the shaft portion, and the protrusion may be formed on a side surface of the terminal body.
この構成によれば、軸部よりも外形の大きい端子本体部の側面に突起が形成されているので、突起が軸部の側面に形成された場合と比べても、突起を大きく形成することができる。したがって、樹脂部材との接触面積を大きくすることができ、耐抜け性を高めることができる。 According to this configuration, since the protrusion is formed on the side surface of the terminal main body having a larger outer shape than the shaft portion, the protrusion can be formed larger than when the protrusion is formed on the side surface of the shaft portion. it can. Therefore, the contact area with the resin member can be increased, and the slip resistance can be improved.
また、突起は、電極端子の全周にわたって連続して形成されていてもよい。 Further, the protrusion may be formed continuously over the entire circumference of the electrode terminal.
この構成によれば、突起が電極端子の全周にわたって連続して形成されているので、樹脂部材との接触面積を大きくすることができ、耐抜け性を高めることができる。 According to this configuration, since the protrusion is continuously formed over the entire circumference of the electrode terminal, the contact area with the resin member can be increased, and the resistance to disconnection can be improved.
また、電極端子の軸部の先端部は、集電体の本体部よりも突部の先端部側に配置されていてもよい。 Further, the tip end portion of the shaft portion of the electrode terminal may be disposed closer to the tip end portion of the protrusion than the main body portion of the current collector.
この構成によれば、電極端子の軸部の先端部が、集電体の本体部よりも突部の先端部側に配置されているので、容器の内部空間を広げることができ、電極体を大きくすることができる。 According to this configuration, since the tip end portion of the shaft portion of the electrode terminal is disposed closer to the tip end portion side of the protrusion than the main body portion of the current collector, the internal space of the container can be expanded, Can be bigger.
また、電極端子及び容器の少なくとも一方における樹脂部材との接合面には、接着層が形成されており、接着層は、電極端子及び容器の少なくとも一方と樹脂部材との間を気密にする位置に配置されていてもよい。 In addition, an adhesive layer is formed on the bonding surface of at least one of the electrode terminal and the container with the resin member, and the adhesive layer is located at a position that airtights between at least one of the electrode terminal and the container and the resin member. It may be arranged.
この構成によれば、接着層が電極端子及び容器の少なくとも一方と樹脂部材との間を気密にする位置に配置されているので、樹脂部材と容器との間や、樹脂部材と電極端子との間の気密性をより高めることができる。 According to this configuration, since the adhesive layer is disposed at a position where the gap between at least one of the electrode terminal and the container and the resin member is hermetically sealed, between the resin member and the container or between the resin member and the electrode terminal. The airtightness between can be further increased.
また、電極端子の軸部は、先端が開放された筒状に形成されており、集電体の突部は、電極端子の軸部内に圧入されることで軸部に接合されていてもよい。 The shaft portion of the electrode terminal may be formed in a cylindrical shape with an open end, and the protrusion of the current collector may be joined to the shaft portion by being press-fitted into the shaft portion of the electrode terminal. .
この構成によれば、集電体の突部が電極端子の軸部内に圧入されているので、集電体の突部が圧入時に軸部と擦れてコンタミが発生したとしても、圧入後にはコンタミを軸部内に封止することができる。 According to this configuration, since the protruding portion of the current collector is press-fitted into the shaft portion of the electrode terminal, even if the protruding portion of the current collector rubs against the shaft portion during press-fitting and contamination occurs, the contamination after press-fitting Can be sealed in the shaft.
本発明によれば、かしめ以外の接合方法を採用したとしても、気密性を確保することができ、蓄電素子の設計の自由度を高めることができる。 According to the present invention, even if a joining method other than caulking is employed, airtightness can be ensured, and the degree of freedom in designing the storage element can be increased.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly.
また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 The embodiment described below shows a specific example of the present invention. The shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
まず、図1及び図2を用いて、実施の形態における蓄電素子10の全般的な説明を行う。
First, with reference to FIGS. 1 and 2, a general description of the
図1は、実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る蓄電素子10の分解斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a
また、図1及び以降の図について、説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明しているが、実際の使用態様において、Z軸方向と上下方向とが一致しない場合もある。 For convenience of explanation, FIG. 1 and the subsequent drawings are described with the Z-axis direction as the vertical direction. However, in the actual usage, the Z-axis direction may not match the vertical direction.
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池である。具体的には、蓄電素子10は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子10は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等に適用される。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子10は一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子10の形状に関しては、図1に示した角型に限定されることなく、例えば円筒型などの他の形状であってもよい。
The
図1及び図2に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300と、電極体400と、絶縁部材150及び310と、サイドスペーサ700とを備えている。なお、蓄電素子10は、後述するが、上記の構成要素の他、電極体400の正極と正極端子200とを電気的に接続する正極集電体190(図4等参照)、電極体400の負極と負極端子300とを電気的に接続する負極集電体(図示省略)とを備えている。また、蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解質)などが封入されているが、その図示は省略する。なお、容器100に封入される電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
容器100は、角型ケースであり、本体111と、蓋体110とを備える。本体111及び蓋体110の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
The
本体111は、上面視矩形状の筒体であり、一端部に開口112を備えるとともに、他端部に底113を備える。組み立て時において、容器100の本体111には、開口112を介して、電極体400とサイドスペーサ700などが挿入される。この開口112に対して電極体400とサイドスペーサ700などが挿入される方向を挿入方向(Z軸方向)とする。本体111は、電極体400等を内部に収容後、蓋体110が溶接等されることにより、内部が密封されている。
The
蓋体110は、本体111の開口112を閉塞する板状部材である。蓋体110には、図示は省略するが、ガス排出弁及び注液口が形成されている。ガス排出弁は、容器100の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器100の内部のガスを放出する。注液口は容器100内に電解液を注液するための開口であり、注液後には注液栓が嵌め込まれることにより封止されている。
The
正極端子200は、正極集電体190を介して電極体400の正極側のタブ部410と電気的に接続された電極端子である。負極端子300は、負極集電体を介して電極体400の負極側のタブ部420と電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子200及び負極端子300は、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための導電性を持つ金属等の電極端子である。
The
また、正極端子200及び負極端子300は、電極体400の上方に配置された蓋体110に、絶縁性を有する絶縁部材150及び310を介して取り付けられている。正極端子200及び負極端子300と、絶縁部材150及び310と、蓋体110との固定構造については後述する。
The
また、本実施の形態では、電極体400の、電極体400と蓋体110との並び方向(Z軸方向)に交差する方向の側面(本実施の形態ではX軸方向の両側面)と、容器100の内周面との間にサイドスペーサ700が配置されている。サイドスペーサ700は、例えば、電極体400の位置を規制する役割を果たしている。サイドスペーサ700は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)または、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)等の絶縁性を有する素材によって形成されている。
Further, in the present embodiment, the side surface (both side surfaces in the X-axis direction in the present embodiment) of the
次に、電極体400の構成について、図3を用いて説明する。
Next, the configuration of the
図3は、実施の形態に係る電極体400の構成を示す斜視図である。なお、図3では、電極体400の巻回状態を一部展開して図示している。
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the
電極体400は、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)である。電極体400は、正極450及び負極460と、セパレータ470a、470bとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。つまり、電極体400は、正極450と、セパレータ470aと、負極460と、セパレータ470bとがこの順に積層され、かつ、断面が長円形状になるように巻回されることで形成されている。
The
正極450は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。負極460は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
The
セパレータ470a、470bは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子10に用いられるセパレータ470a、470bの素材としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。
The
正極450は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部411を有する。負極460も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部421を有する。これら、複数の突出部411及び複数の突出部421は、活物質が塗工されず基材層が露出した部分(活物質未塗工部)である。
The
なお、巻回軸とは、正極450及び負極460等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体400の中心を通るZ軸方向に平行になっている。
The winding axis is an imaginary axis that becomes a central axis when winding the
複数の突出部411と複数の突出部421とは、巻回軸方向の同一側の端(図3におけるZ軸方向プラス側の端)に配置され、正極450及び負極460が積層されることにより、電極体400の所定の位置で積層される。具体的には、複数の突出部411は、正極450が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において周方向の所定の位置で積層される。また、複数の突出部421は、負極460が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において、複数の突出部411が積層される位置とは異なる周方向の所定の位置で積層される。
The plurality of
その結果、電極体400には、複数の突出部411が積層されることで形成されたタブ部410と、複数の突出部421が積層されることで形成されたタブ部420とが形成される。タブ部410は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、例えば超音波溶接によって正極集電体190に接合される。また、タブ部420は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、例えば超音波溶接によって負極集電体に接合される。
As a result, the
なお、タブ部(410、420)は、電極体400において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード(部)」、「集電部」等の他の名称が付される場合もある。
The tab portions (410, 420) are portions for introducing and deriving electricity in the
ここで、タブ部410は、基材層が露出した部分である突出部411が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。同様に、タブ部420は、基材層が露出した部分である突出部421が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。一方、電極体400のタブ部410、420と異なる部分は、基材層に活物質が塗工された部分と、セパレータ470a、470bとが積層されることで形成されているため、発電に寄与する部分となる。以降、当該部分を本体部430と称する。本体部430のX軸方向における両端部は、その外周面が湾曲した湾曲部431、432となる。また、電極体400における湾曲部431、432の間の部分は、外側面が平坦な平坦部433となる。このように、電極体400は、2つの湾曲部431、432の間に平坦部433が配置された長円状に形成されている。この湾曲部431、432のそれぞれに対してサイドスペーサ700が取り付けられる。
Here, since the
次に、正極端子200と絶縁部材150と蓋体110との固定構造について説明する。なお、負極側については、正極側と同等の固定構造であるので、その説明は省略する。
Next, a fixing structure of the
まず、正極端子200の要部構成について説明する。
First, the configuration of the main part of the
図4及び図5は、実施の形態に係る正極端子200と絶縁部材150と蓋体110との固定構造の概略構成を示す断面図である。具体的には、図4は、図2におけるIV−IV線を含むYZ面を見た断面図である。また、図5は、正極端子200に正極集電体190を組み付ける前の状態を示す断面図であり、図4に対応する図である。図6は、実施の形態に係る正極端子200を下方から見た平面図である。
4 and 5 are sectional views showing a schematic configuration of a fixing structure of the
図4、図5及び図6に示すように、正極端子200は、軸部210と、軸部210を支持する端子本体部220とを備えている。軸部210は、先端が開放された筒状に形成されており、この軸部210の内部空間218に正極集電体190が接合される。端子本体部220は、平面視で軸部210よりも大きくなるように、略矩形状に形成されている。この端子本体部220の側面には、当該端子本体部220の全周にわたって連続する突起221が形成されている。正極端子200は、端子本体部220の上面及び上部側面と、軸部210の先端面及び内面とが絶縁部材150から露出している。他方、絶縁部材150に埋まった部分の表面が、当該絶縁部材150との接合面となる。この接合面のうち、端子本体部220の下面222には、接着層223が設けられている。具体的には、下面222には、軸部210を連続して囲む多重環状(本実施の形態では二重環状)の接着層223が形成されている。つまり、端子本体部220においては、接着層223が2つ設けられている。本実施の形態では、2つの接着層223は同心円であるが、同心円でなくてもよいし、円形状でなくてもよい。また、2つの接着層223は、それぞれが連続した環状であれば円形状以外の形状であってもよい。
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
次いで、蓋体110における正極側の固定箇所の形状について説明する。図7は、実施の形態に係る蓋体110の正極側の固定箇所の概略構成を示す平面図である。なお、図7では、二点鎖線が絶縁部材150の外形形状を示しており、破線が正極端子200における絶縁部材150から露出した部分の外形形状を示している。
Next, the shape of the fixed portion on the positive electrode side in the
図4、図5及び図7に示すように、蓋体110には、絶縁部材150及び正極端子200の軸部210が貫通する第一貫通孔114と、絶縁部材150が貫通する一対の第二貫通孔115とが形成されている。一対の第二貫通孔115は、第一貫通孔114を挟んで対向して配置されている。第一貫通孔114及び第二貫通孔115は平面視円形状であり、第二貫通孔115の方が第一貫通孔114よりも小さく形成されている。蓋体110における絶縁部材150が重なる領域が、当該絶縁部材150との接合面となる。この接合面のうち、蓋体110の上面における絶縁部材150との重畳領域116には、複数の接着層117及び118が形成されている。接着層117は、第一貫通孔114の近傍に配置されており、当該第一貫通孔114を例えば環状に連続して囲んでいる。接着層118は、第二貫通孔115の近傍に配置されており、当該第二貫通孔115を例えば環状に連続して囲んでいる。なお、接着層117及び118は、それぞれが連続した環状であれば円形状以外の形状であってもよい。
As shown in FIGS. 4, 5, and 7, the
接着層117、118及び223は、金属に対する密着性が絶縁部材150に対する密着性よりも高い熱可塑性接着剤から形成されている。ここでいう「密着性が高い」とは、例えば、熱可塑性接着剤を接着対象に塗布して硬化したものを、所定の力で剥がした際に、接着対象に残存した量が多くなることを示す。つまり、本実施の形態では、接着対象が金属である場合の方が、接着対象が絶縁部材150である場合よりも、多くの熱可塑性接着剤が残存するということである。そして、この熱可塑性接着剤の融点は、絶縁部材150の融点よりも低い。
The
次いで、絶縁部材150について説明する。
Next, the insulating
図4に示す絶縁部材150は、例えば、PC、PP、PEまたは、PPS等の絶縁性を有する樹脂によって形成された樹脂部材である。絶縁部材150は、蓋体110の上面側(外方側)に配置される上絶縁部151と、蓋体110の下面側(内方側)に配置される下絶縁部152と、上絶縁部151と下絶縁部152とを連結する連結部153とを備えている。連結部153は、第一貫通孔114及び第二貫通孔115を貫通した状態で、上絶縁部151と下絶縁部152とを連結している。上絶縁部151、連結部153及び下絶縁部152には、第一貫通孔114に対応する箇所に、正極端子200の軸部210が貫通する貫通孔154が形成されている。この貫通孔154を正極端子200の軸部210が貫通した状態で、上絶縁部151には、端子本体部220の一部と、突起221とが埋まっている。突起221の厚みT1は、当該突起221の上方(外方)に位置する絶縁部材150の厚みT2よりも小さいことが、高い耐抜け性を発揮するうえで好ましい。
The insulating
下絶縁部152では、貫通孔154から正極端子200の軸部210の先端が露出している。そして、正極端子200と、蓋体110と、絶縁部材150とは、例えばインサート成形によって成形された一体成形体である(図5参照)。なお、負極端子300及び絶縁部材310においても、蓋体110とともに一体成形されている。以降、蓋体110、正極端子200、負極端子300及び絶縁部材150及び310からなる一体成形体を蓋構造体180と称す。
In the lower insulating
図4及び図5に示すように、正極集電体190は、本体部191と、突部192と、タブ接合部193とを一体的に備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the positive electrode
本体部191は、蓋体110に対向する板状の部位であり、その一端部からは、タブ接合部193が当該本体部191に対して屈曲するように延在している。突部192は、本体部191の上面から上方に向けて突出している。突部192は、正極端子200の軸部210に接合される部位である。具体的には、突部192は、軸部210の内部空間218に対応した形状に形成されており、当該突部192が内部空間218内に圧入されることで軸部210に接合されている。そして、図4に示すように接合後においては、正極端子200の軸部210の先端部は、正極集電体190の本体部191よりも突部192の先端部側に配置されている。タブ接合部193には、図4に示すように、電極体400の正極側のタブ部410が例えばレーザー溶接などの溶接によって接合されている。
The
次に、蓄電素子10の製造方法を説明する。
Next, the manufacturing method of the
まず、蓋構造体180を製造する。具体的には、正極端子200における端子本体部220の下面222に対して熱可塑性接着剤を塗布することで、多重環状の接着層223を形成する。これにより、正極端子200における絶縁部材150との接合面の同一平面上であって、正極端子200と絶縁部材150との間を気密にする位置に接着層223が複数形成される。負極端子300においても同様の方法で、接着層を複数形成する。
First, the
また、蓋体110の上面における絶縁部材150との重畳領域116に対して、熱可塑性接着剤を塗布することで、接着層117及び118を形成する。これにより、蓋体110における絶縁部材150との接合面の同一平面上であって、蓋体110と絶縁部材150との間を気密にする位置に接着層117及び118が複数形成される。
Further, the
その後、正極端子200、負極端子300及び蓋体110に対して、絶縁部材150及び300をインサート成形することで、蓋体110、正極端子200、負極端子300、絶縁部材150及び310、接着層117、118及び223を一体化し、蓋構造体180(一体成形体)を形成する。インサート成形時においては、接着層117、118及び223が、絶縁部材150の熱によって一時的に溶融して、絶縁部材150とともに硬化する。これにより、絶縁部材150と接着層117、118及び223との一体性が高められる。
Thereafter, the insulating
また、正極450及び負極460と、セパレータ470a、470bとを交互に積層して巻回して、図3に示す電極体400を形成する。巻回が完了すると、電極体400が展開しないように、当該電極体400の平坦部433に接着テープ(図示省略)を貼り付ける。次いで、正極集電体190に対して、電極体400のタブ部410を溶接して固定するとともに、負極集電体(図示省略)に対して、電極体400のタブ部420を溶接して固定する。
Moreover, the
その後、蓋構造体180の正極端子200に対して正極集電体190を接合する。具体的には、正極端子200の軸部210の内部空間218に、正極集電体190の突部192を圧入する。また、同様の手順で、負極端子300に対して負極集電体を接合する。
Thereafter, the positive electrode
この圧入時において、軸部210と突部192とが擦れて、軸部210の内部空間218内にコンタミが発生する場合がある。しかし、軸部210の内部空間218内に突部192が圧入されるので、軸部210の内部空間218内にコンタミを封止することができる。
During the press-fitting, the
次いで、電極体400の本体部430に対してサイドスペーサ700を取り付けて、図示しないテープ部材によって固定し、一体化する。その後、一体化された電極体400及びサイドスペーサ700を、容器100の本体111の開口112から挿入することで容器100に収容する。
Next, the
次いで、本体111に蓋構造体180を位置合わせしてから、蓋体110を本体111に溶接して、容器100を組み立て、注液口から電解液を注液する。その後、注液栓を蓋体110に溶接して注液口を塞ぐことで、蓄電素子10が製造される。
Next, after the
以上のように、本実施の形態によれば、絶縁部材150、蓋体110及び正極端子200が一体成形体であるので、正極端子200をかしめて絶縁部材150を正極端子200及び蓋体110に密着させなくとも、絶縁部材150と蓋体110との間や、絶縁部材150と正極端子200との間の気密性を確保することができる。そして、正極端子200の側面に形成された突起221が、絶縁部材150内に埋まっているので、容器100外方に向けた引き抜き力が正極端子200に作用したとしても、突起221が絶縁部材150に引っかかって正極端子200の抜けを抑制することができる。つまり、かしめよりも密着性が弱く、抜けやすい接合方法を採用したとしても、上述した構成で補填することができる。これにより、かしめがなくとも気密性及び耐抜け性を発揮することができるため、かしめのための設計上の制約を排除することができ、設計の自由度を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the insulating
また、軸部210よりも外形の大きい端子本体部220の側面に突起221が形成されているので、突起221が軸部210の側面に形成された場合と比べても、突起221の平面視形状を大きく形成することができる。したがって、突起221と絶縁部材150との接触面積を大きくすることができ、耐抜け性を高めることができる。
Further, since the
また、突起221が正極端子200の全周にわたって連続して形成されているので、突起221と絶縁部材150との接触面積を大きくすることができ、耐抜け性を高めることができる。
In addition, since the
また、正極集電体に正極端子をかしめて固定する場合、正極集電体よりも容器内方にむけて正極端子の軸部が突出することになる。しかし、本実施の形態では、正極端子200の軸部210の先端部が、正極集電体190の本体部191よりも突部192の先端部側に配置されているために、容器100の内部空間を広げることができ、電極体400を大きくすることができる。
Further, when the positive electrode terminal is caulked and fixed to the positive electrode current collector, the shaft portion of the positive electrode terminal protrudes toward the inside of the container from the positive electrode current collector. However, in the present embodiment, the distal end portion of the
また、正極集電体190の突部192が正極端子200の軸部210内に圧入されているので、正極集電体190の突部192が圧入時に軸部210と擦れてコンタミが発生したとしても、圧入後にはコンタミを軸部210内に封止することができる。
Further, since the
また、端子本体部220の下面222(接合面)における正極端子200と絶縁部材150との間を気密にする位置には、接着層223が複数配置されているので、正極端子200側では複数の個所で気密性を確保することができる。同様に、蓋体110の絶縁部材150との重畳領域116(接合面)における蓋体110と絶縁部材150との間を気密にする位置には、複数の接着層117及び118が配置されているので、蓋体110側でも複数の個所で気密性を確保することができる。つまり、正極端子200をかしめなくとも安定した気密性を得ることができる。これにより、かしめのための設計上の制約を排除することができ、設計の自由度を高めることができる。具体的には、容器100の内部空間を広げることができるので、容器100を大きくしなくとも電極体400を大きくすることができる。
In addition, since a plurality of
また、かしめが不要となることで、かしめを起因とした異物(バリ、コンタミ等)もなくなる。 Further, since caulking is not necessary, foreign matters (burrs, contamination, etc.) due to caulking are eliminated.
また、正極端子200と絶縁部材150との間を気密にする位置には、接着層223が複数配置されているので、複数の接着層223のうち、一つの接着層223が損傷したとしても、他の接着層223で気密性を確保することができる。同様に、蓋体110と絶縁部材150との間を気密にする位置には、複数の接着層117及び118が配置されているので、複数の接着層117及び118のうち、一つの接着層(例えば接着層117)が損傷したとしても、他の接着層(例えば接着層118)で気密性を確保することができる。つまり、接合面全体に接着層を設けなくとも、正極端子200または蓋体110と絶縁部材150との気密性を確実に維持することができる。
In addition, since a plurality of
また、金属に対する密着性が、絶縁部材150に対する密着性よりも高い接着剤から接着層117、118及び223が形成されている。例えば蓋体110や正極端子200が金属製である場合には、接着層117、118及び223は、絶縁部材150に対してよりも蓋体110または正極端子200に対して強固に密着することになる。したがって、より高い気密性を発揮することができる。
In addition, the
また、接着剤が熱可塑性接着剤であるので、製造時に絶縁部材150を溶融することにより接着剤も溶融させることができる。これにより、接着層117、118及び223と絶縁部材150との密着性をより高めることができる。
Further, since the adhesive is a thermoplastic adhesive, the adhesive can also be melted by melting the insulating
また、熱可塑性接着剤の融点が絶縁部材150の融点よりも低いので、蓋体110及び正極端子200に対して絶縁部材150をインサート成形する際に、当該絶縁部材150の熱によって熱可塑性接着剤を確実に溶融させることができる。これにより、硬化後の絶縁部材150と接着層117、118及び223との一体性を高めることができる。
Further, since the melting point of the thermoplastic adhesive is lower than the melting point of the insulating
また、絶縁部材150、蓋体110及び正極端子200が一体成形体であるので、絶縁部材150と蓋体110との間や、絶縁部材150と正極端子200との間の気密性をより高めることができる。
Moreover, since the insulating
また、多重環状の接着層223のそれぞれが軸部210を連続して囲んでいるので、軸部210の周囲の気密性を複数の接着層223で確実に維持することができる。
In addition, since each of the multiple annular
また、蓋体110における第一貫通孔114の周囲にある第二貫通孔115に絶縁部材150が貫通しているので、第一貫通孔114を中心にした絶縁部材150の回転を防止することができる。また、環状の接着層118が、蓋体110の重畳領域116上で第二貫通孔115を連続して囲むように形成されているので、第二貫通孔115近傍の蓋体110と絶縁部材150との気密性を確実に維持することができる。
In addition, since the insulating
[変形例1]
上記実施の形態では、蓋体110に第二貫通孔115が形成されている場合を例示して説明したが、蓋体110に第二貫通孔115が形成されていなくてもよい。この場合、接着層118も不要となる。単に、接着層118を除くと、重畳領域116には一つの接着層117しか存在しなくなる。重畳領域116には、接着層118とは異なる接着層を設けてもよく、その一例を変形例1として説明する。
[Modification 1]
In the embodiment described above, the case where the second through
図8は変形例1に係る蓋体110Aの正極側の固定箇所の概略構成を示す平面図である。具体的には、図8は、図7に対応する図である。以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
FIG. 8 is a plan view illustrating a schematic configuration of a fixing portion on the positive electrode side of the
図8に示すように、変形例1に係る蓋体110Aの重畳領域116には、接着層117と同心円状の接着層119が、接着層117の外方に設けられている。この接着層119も接着層117と同様に、第一貫通孔114を連続して囲んでいる。また、接着層119は、接着層117と同等の熱可塑性接着剤により形成されていればよい。なお、接着層119は、連続した環状であれば円形状以外の形状であってもよい。
As shown in FIG. 8, an
このように、多重環状の接着層117及び119のそれぞれが第一貫通孔114を連続して囲んでいるので、第一貫通孔114の周囲の気密性を複数の接着層117及び119で確実に維持することができる。
Thus, since each of the multiple annular
なお、上記実施の形態においても、接着層117の外方に、第一貫通孔114を連続して囲む別の接着層を設けてもよい。さらに、接着層118の外方に、第二貫通孔115を連続して囲む別の接着層を設けてもよい。
Also in the above embodiment, another adhesive layer that continuously surrounds the first through
[変形例2]
上記実施の形態では、絶縁部材150に埋まる突起221が端子本体部220の全周にわたって連続して形成されている場合を例示した。この変形例2では、突起が非連続である場合について説明する。
[Modification 2]
In the above embodiment, the case where the
図9は、変形例2に係る正極端子200Bを下方から見た平面図である。具体的には図9は図6に対応する図である。図9に示すように、変形例2に係る正極端子200Bは、端子本体部220bの側面に、複数の突起221bが周方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。この場合においても、複数の突起221bが絶縁部材150に埋まっているために、突起221bがない場合と比べても、正極端子200の耐抜け性を高めることができる。
FIG. 9 is a plan view of the
なお、突起は、平面視で一部が欠落した略環状(C字状)に形成されていてもよいし、端子本体部220bの側面の一部にのみ形成されていてもよい。
In addition, the protrusion may be formed in a substantially annular shape (C-shape) with a part missing in plan view, or may be formed only on a part of the side surface of the terminal
[変形例3]
上記実施の形態では、絶縁部材150に埋まる突起221が端子本体部220に形成されている場合を例示した。この変形例3では、正極端子200Cの軸部210cに突起221cが形成されている場合について説明する。
[Modification 3]
In the above embodiment, the case where the
図10は、変形例3に係る正極端子200Cと絶縁部材150と蓋体110との固定構造の概略構成を示す断面図である。具体的には、図10は、図4に対応する図である。図10に示すように、変形例3に係る正極端子200Cは、軸部210cの側面に、突起221cが当該軸部210cの全周にわたって連続して形成されている。この場合においても、突起221cが絶縁部材150に埋まっているために、突起221cがない場合と比べても、正極端子200の耐抜け性を高めることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a fixing structure of the
なお、軸部210cに設けられる突起は、周方向に断続的に形成されていてもよいし、一部が欠落した略環状に形成されていてもよいし、軸部210cの側面の一部にのみ形成されていてもよい。また、軸部210cと端子本体部220とのそれぞれの側面に、絶縁部材150に埋まる突起を形成してもよい。
In addition, the protrusion provided in the shaft portion 210c may be formed intermittently in the circumferential direction, may be formed in a substantially annular shape with a part missing, or may be formed on a part of the side surface of the shaft portion 210c. It may be formed only. Further, protrusions embedded in the insulating
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
(Other embodiments)
The power storage element according to the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Unless it deviates from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been applied to the above-described embodiments, or forms constructed by combining a plurality of the constituent elements described above are within the scope of the present invention. include.
例えば、蓄電素子10が備える電極体400の個数は1には限定されず、2以上であってよい。また、蓄電素子10が備える電極体は巻回型である必要はない。蓄電素子10は、例えば平板状極板を積層した積層型の電極体を備えてもよい。また、蓄電素子10は、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体を備えてもよい。
For example, the number of
また、上記実施の形態では、蓋体110及び電極端子(正極端子200及び負極端子300)のそれぞれに接着層117、118及び223が設けられている場合を例示して説明したが、蓋体110及び電極端子の少なくとも一方に接着層が設けられていればよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated and demonstrated the case where the
また、上記実施の形態では、蓋体110の上面に接着層117及び118が形成されている場合を例示して説明したが、蓋体110の下面に接着層が形成されていてもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態では、正極端子200の軸部210と、正極集電体190の突部192は、軸部210及び突部192の両者が蓋体110を貫通した状態で接合されている場合を例示して説明した。しかし、軸部210及び突部192の一方が蓋体110を貫通した状態であってもよい。また、軸部210及び突部192の少なくとも一方は容器100の本体111を貫通していてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、正極側の固定構造(正極端子200と絶縁部材150と蓋体110との固定構造)について具体的に接続したが、負極側の固定構造(負極端子300と絶縁部材310と蓋体110との固定構造)においても、正極側と同様の構造を採用することができる。この場合、負極側でも正極側と同様の効果を奏することができる。
In the above embodiment, the positive side fixing structure (fixing structure of the
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention is applicable to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10 蓄電素子
100 容器
110、110A 蓋体
111 本体
112 開口
113 底
114 第一貫通孔
115 第二貫通孔
116 重畳領域(接合面)
117、118、119、223 接着層
150 絶縁部材
151 上絶縁部
152 下絶縁部
153 連結部
154 貫通孔
180 蓋構造体
190 正極集電体
191 本体部
192 突部
193 タブ接合部
200、200B、200C 正極端子
210 軸部
218 内部空間
220、220b 端子本体部
221、221b、221c 突起
222 下面
300 負極端子
310 絶縁部材
400 電極体
410、420 タブ部
411、421 突出部
430 本体部
431、432 湾曲部
433 平坦部
450 正極
460 負極
470a、470b セパレータ
700 サイドスペーサ
DESCRIPTION OF
117, 118, 119, 223
Claims (6)
集電体と、
前記集電体に接合される電極端子と、
前記集電体及び前記電極端子と前記容器との間に介在した樹脂部材と、
を備え、
前記樹脂部材、前記容器及び前記電極端子が一体成形体であり、
前記集電体は、前記容器に対向する本体部と、前記本体部から突出して、前記電極端子の軸部に接合される突部とを備え、
前記軸部及び前記突部は、前記軸部及び前記突部の少なくとも一方が前記容器を貫通した状態で接合されており、
前記電極端子の側面には、前記樹脂部材内に埋まる突起が形成されている
蓄電素子。 A container,
A current collector,
An electrode terminal joined to the current collector;
A resin member interposed between the current collector and the electrode terminal and the container;
With
The resin member, the container and the electrode terminal are integrally formed bodies,
The current collector includes a main body portion facing the container, and a protrusion protruding from the main body portion and joined to the shaft portion of the electrode terminal,
The shaft portion and the protrusion are joined in a state in which at least one of the shaft portion and the protrusion penetrates the container,
A protrusion that is embedded in the resin member is formed on a side surface of the electrode terminal.
前記突起は、前記端子本体の側面に形成されている
請求項1に記載の蓄電素子。 The electrode terminal has a terminal body that supports the shaft portion having a larger outer shape than the shaft portion,
The power storage element according to claim 1, wherein the protrusion is formed on a side surface of the terminal body.
請求項1または2に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to claim 1, wherein the protrusion is formed continuously over the entire circumference of the electrode terminal.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The electric storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein a distal end portion of the shaft portion of the electrode terminal is disposed closer to a distal end portion side of the protrusion than the main body portion of the current collector.
前記接着層は、前記電極端子及び前記容器の少なくとも一方と前記樹脂部材との間を気密にする位置に配置されている
請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電素子。 An adhesive layer is formed on the bonding surface with the resin member in at least one of the electrode terminal and the container,
The electrical storage element according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesive layer is disposed at a position that hermetically seals between at least one of the electrode terminal and the container and the resin member.
前記集電体の突部は、前記電極端子の前記軸部内に圧入されることで前記軸部に接合されている
請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓄電素子。 The shaft portion of the electrode terminal is formed in a cylindrical shape with an open tip,
The power storage device according to claim 1, wherein the protruding portion of the current collector is joined to the shaft portion by being press-fitted into the shaft portion of the electrode terminal.
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