JP2020198185A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】引出端子とケースとの絶縁性を高めることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池は、蓋１４に形成された貫通孔１４ｈに挿通されることにより導電部材１６と外部端子１７とを接続する引出端子１８を有する端子部材１５と、蓋１４の外面１４ｂと外部端子１７との間に配置され、ケースと外部端子１７とを絶縁するとともに、引出端子１８が挿通される貫通孔２１ｈが形成されたインシュレータ２１と、貫通孔１４ｈの内周面と引出端子１８の外周面との間に配置され、ケースと引出端子１８とを絶縁する絶縁部２４ａを有する筒部２４とを備える。インシュレータ２１は、蓋１４の外面１４ｂと対向する対向面２１ａから凹むとともに底面に貫通孔２１ｈが開口する凹部２２を有する。筒部２４は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出するとともに凹部２２に収容された被収容部２４ｂを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電極組立体を収容するケースと、電極組立体と電気的に接続された端子部材とを絶縁する絶縁部材を備える蓄電装置に関する。

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。
特許文献１に開示された二次電池は、電極組立体を収容するケースと、電極組立体と電気的に接続された端子部材とを備える。端子部材は、ケースの内部に配置された内部端子と、ケースの外部に配置された外部端子と、ケースに形成された第１挿通孔に挿通されることにより内部端子と外部端子とを接続する引出端子とを有する。

二次電池は、板状の第１絶縁部材と、筒状の第２絶縁部材を備える。第１絶縁部材は、ケースの外面と外部端子との間に配置され、ケースと外部端子とを絶縁する。引出端子は、第１絶縁部材に形成された第２挿通孔に挿通されている。第２絶縁部材は、第１挿通孔の内周面と引出端子の外周面との間に配置され、ケースと引出端子とを絶縁する絶縁部を有する。

特開２０１１−１６５６４３号公報

ところで、特許文献１に開示された二次電池では、例えば、水などの液体が二次電池にかかると、ケースの外面と第１絶縁部材との間に液体が侵入することがある。侵入した液体が、第１絶縁部材と第２絶縁部材との間を通過して引出端子まで到達すると、引出端子とケースとが液体を介して短絡する虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、引出端子とケースとの絶縁性を高めることができる蓄電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための蓄電装置は、電極組立体を収容するケースと、前記電極組立体と電気的に接続され、前記ケースの内部に配置された内部端子、前記ケースの外部に配置された外部端子、及び前記ケースに形成された第１挿通孔に挿通されることにより前記内部端子と前記外部端子とを接続する引出端子を有する端子部材と、前記ケースの外面と前記外部端子との間に配置され、前記ケースと前記外部端子とを絶縁するとともに、前記引出端子が挿通される第２挿通孔が形成された第１絶縁部材と、前記第１挿通孔の内周面と前記引出端子の外周面との間に配置され、前記ケースと前記引出端子とを絶縁する絶縁部を有する筒状の第２絶縁部材と、を備えた蓄電装置であって、前記第１絶縁部材は、前記ケースの外面と対向する対向面から凹むとともに底面に前記第２挿通孔が開口する凹部を有し、前記第２絶縁部材は、前記ケースの外面よりも突出するとともに前記凹部に収容された被収容部を有することを要旨とする。

これによれば、ケースの外面と第１絶縁部材の対向面との間に侵入した液体の一部は、凹部と被収容部との間に流れ込むことにより堰き止められるため、引出端子に到達し難くなる。よって、ケースと引出端子との絶縁性を高めることができる。

また、上記蓄電装置について、前記第２絶縁部材の外周面から突出する環状のシール部材を備え、前記シール部材は、前記ケースの内面と前記端子部材とによって圧縮されているのが好ましい。

これによれば、シール部材は、圧縮されることによりケースの内面と密接するとともに内部端子と密接する。このため、ケースの内外をシールできる。また、第２絶縁部材は、ケースの外面よりも突出するとともに第１絶縁部材の凹部に収容された被収容部を有する。このため、ケースの外面と第１絶縁部材の対向面との間に侵入した液体がシール部材まで到達するには、被収容部と凹部との間を迂回することになる。つまり、ケースの外面と第１絶縁部材の対向面との間に侵入した液体がシール部材に到達するまでの経路が長くなる。よって、ケースの内外のシール性を高めることができる。

また、上記蓄電装置について、前記第２絶縁部材の径方向における前記シール部材の寸法は、前記第２絶縁部材の軸方向の寸法よりも短いのが好ましい。
これによれば、第２絶縁部材の径方向におけるシール部材の寸法が、第２絶縁部材の軸方向の寸法よりも長い場合と比較して、ケースの内外のシール性を確保し易い。

また、上記蓄電装置について、前記被収容部の外径は、前記凹部の底面に近付くにつれて小さくなるのが好ましい。
これによれば、凹部に対する被収容部の挿入性が良好になる。

本発明によれば、引出端子とケースとの絶縁性を高めることができる。

実施形態の二次電池の分解斜視図。 実施形態の二次電池の部分断面図。 実施形態の二次電池の拡大断面図。 比較例の二次電池の拡大断面図。

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３にしたがって説明する。本実施形態の二次電池は、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と、ケース１１に収容された電極組立体１２とを備える。ケース１１は、直方体状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを閉塞する矩形板状の蓋１４とを有する。よって、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池である。ケース１１を構成するケース本体１３と蓋１４は、ステンレスやアルミニウムなどの金属製である。蓋１４は、間隔を空けて並ぶ２つの第１挿通孔としての貫通孔１４ｈを有する。蓋１４において、ケース１１の内部に臨む面を内面１４ａとし、ケース１１の外部に臨む面を外面１４ｂとする。

図示しないが、電極組立体１２は、複数の正極電極と、複数の負極電極と、複数のセパレータとを備える。電極組立体１２は、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させ、かつ相互に絶縁させた状態で積層した層状構造を備える。正極電極及び負極電極はそれぞれ、矩形シート状の集電体と、集電体の両面に存在する活物質層とを有する。正極電極の集電体は、例えばアルミニウム箔であり、負極電極の集電体は、例えば銅箔である。また、正極電極及び負極電極はそれぞれ、集電体の一辺の一部から突出したタブを有する。タブは、活物質層が存在せず、集電体そのもので構成されている。電極組立体１２は、同じ極のタブ同士が寄せ集められて積層されたタブ群１２ａを備える。

図２に示すように、各二次電池１０は、電極組立体１２と電気的に接続された正極及び負極の端子部材１５を備える。
端子部材１５は、板状の導電部材１６を有する。導電部材１６は、ケース１１の内部に配置される内部端子である。詳しくは、導電部材１６は、蓋１４の内面１４ａに沿うようにして、蓋１４の内面１４ａと電極組立体１２との間に配置されている。導電部材１６は、タブ群１２ａと接合されることにより、電極組立体１２と電気的に接続されている。

端子部材１５は、板状の外部端子１７を有する。外部端子１７は、ケース１１の外部に配置される。外部端子１７は、外部端子１７を板厚方向に貫通する貫通孔１７ｈを有する。外部端子１７には、図示しないバスバーが接続可能である。

端子部材１５は、引出端子１８を有する。引出端子１８は、板状の基部１８ａと、基部１８ａから延出する軸部１８ｂを有する。引出端子１８は、基部１８ａが導電部材１６に接合されることにより、導電部材１６と電気的に接続されている。

二次電池１０は、第１絶縁部材としての板状のインシュレータ２１を備える。インシュレータ２１は、蓋１４の外面１４ｂと外部端子１７との間に配置され、蓋１４と外部端子１７とを絶縁する。インシュレータ２１において蓋１４の外面１４ｂと対向する面を対向面２１ａとする。

図３に示すように、インシュレータ２１は、インシュレータ２１を板厚方向に貫通する第２挿通孔としての貫通孔２１ｈを有する。また、インシュレータ２１は、対向面２１ａから凹む凹部２２を有する。凹部２２は、円形状の底面２２ａと、底面２２ａと対向面２１ａとを接続する内周面２２ｂとを有する。貫通孔２１ｈの一端は、凹部２２の底面２２ａに開口し、貫通孔２１ｈの他端は、インシュレータ２１における対向面２１ａとは反対側の面に開口する。

引出端子１８の軸部１８ｂは、蓋１４の貫通孔１４ｈ、インシュレータ２１の貫通孔２１ｈ、及び外部端子１７の貫通孔１７ｈにこの順で挿通されている。引出端子１８は、軸部１８ｂにおける外部端子１７よりも突出した部分がかしめられることにより形成されたかしめ部１８ｃを有する。引出端子１８は、かしめ部１８ｃが外部端子１７に接触することにより、外部端子１７と電気的に接続されている。

二次電池１０は、端子部材１５と蓋１４との間に介在する介在部材２３を備える。介在部材２３は、樹脂製であり、絶縁性を有する。介在部材２３は、円筒状の筒部２４と、筒部２４の軸方向の一端部の外周面から突出する環状の鍔部２５とを有する。筒部２４の軸方向の寸法Ａは、蓋１４の板厚方向の寸法よりも大きい。筒部２４は、筒部２４の軸方向の両端面のうちの鍔部２５とは反対側に位置する端面２４１と、筒部２４の外周面と、を接続する接続面２４２を有する。接続面２４２は、筒部２４の軸方向に沿って鍔部２５から端面２４１に向かうにつれて筒部２４の外径が小さくなるように傾斜する傾斜面である。言い換えると、筒部２４の軸方向における鍔部２５とは反対側の端部は、鍔部２５から離れるにつれて筒部２４の外径が小さくなるテーパ形状になっている。

引出端子１８の軸部１８ｂの一部は、筒部２４の内側に挿通されている。筒部２４の軸方向の一部は、蓋１４の貫通孔１４ｈの内周面と、引出端子１８の軸部１８ｂの外周面との間に配置され、蓋１４と引出端子１８とを絶縁する。また、筒部２４における鍔部２５とは反対側の端部は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出するとともに凹部２２に収容されている。つまり、筒部２４における鍔部２５とは反対側の端部は、端面２４１が凹部２２の底面２２ａと対向し、外周面が凹部２２の内周面２２ｂと対向するように配置されている。

鍔部２５は、蓋１４の内面１４ａと引出端子１８の基部１８ａの上面との間に配置される。外部端子１７、インシュレータ２１、及び介在部材２３の鍔部２５は、基部１８ａとかしめ部１８ｃとによって挟持されることで蓋１４に固定される。また、鍔部２５は、蓋１４と引出端子１８の基部１８ａとによって圧縮される。これにより、鍔部２５の上面が蓋１４の内面１４ａに密接し、鍔部２５の下面が基部１８ａの上面に密接することで、ケース１１の内外がシールされる。鍔部２５が圧縮された状態において、筒部２４の径方向における鍔部２５の寸法Ｂは、筒部２４の軸方向の寸法Ａよりも短い。

よって、介在部材２３において、筒部２４は、引出端子１８と蓋１４とを絶縁する第２絶縁部材であり、鍔部２５は、ケース１１の内外をシールするシール部材である。つまり、介在部材２３は、引出端子１８と蓋１４とを絶縁する第２絶縁部材と、ケース１１の内外をシールするシール部材とを一体化したものである。また、筒部２４は、引出端子１８と蓋１４とを絶縁する絶縁部２４ａと、蓋１４の外面よりも突出するとともに凹部２２に収容された被収容部２４ｂとを有する。

本実施形態の作用について、比較例と比較しながら説明する。なお、比較例の構成については、実施形態の構成と異なる部分についてのみ説明し、実施形態の構成と同じ部分については説明を省略する。

図４に示すように、比較例では、インシュレータ２１の対向面２１ａは、凹部２２が形成されていない平坦面である。また、比較例における筒部２４の軸方向の寸法Ｃは、実施形態における筒部２４の軸方向の寸法Ａよりも短い。筒部２４の軸方向における鍔部２５とは反対側の端面２４１は、蓋１４の外面１４ｂと面一である。言い換えると、筒部２４は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出しておらず、被収容部２４ｂを有していない。この場合、図４に矢印Ｒで示すように、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に水が侵入すると、その水の一部は、筒部２４の端面２４１とインシュレータ２１の対向面２１ａとの間を通過することにより、引出端子１８の軸部１８ｂに到達する。

これに対し、本実施形態では、インシュレータ２１の対向面２１ａには凹部２２が設けられている。また、介在部材２３の筒部２４は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出するとともに凹部２２に収容された被収容部２４ｂを有する。このため、図３に矢印Ｒで示すように、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に水が侵入すると、その水の一部は、筒部２４の外周面と凹部２２の内周面２２ｂとの間に流れ込むことにより堰き止められる。よって、本実施形態では、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間から侵入した水は、引出端子１８の軸部１８ｂまで到達し難くなる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）インシュレータ２１は、蓋１４の外面１４ｂと対向する対向面２１ａから凹むとともに底面に貫通孔２１ｈが開口する凹部２２を有する。介在部材２３の筒部２４は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出するとともに凹部２２に収容された被収容部２４ｂを有する。これにより、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に侵入した水の一部は、凹部２２と被収容部２４ｂとの間に流れ込むことにより堰き止められるため、引出端子１８の軸部１８ｂに到達し難くなる。よって、ケース１１と引出端子１８との絶縁性を高めることができる。

（２）介在部材２３は、筒部２４の外周面から突出する環状の鍔部２５を備え、鍔部２５は、蓋１４の内面１４ａと引出端子１８の基部１８ａとによって圧縮されている。鍔部２５は、圧縮されることにより、蓋１４の内面１４ａと密接するとともに基部１８ａと密接する。これにより、ケース１１の内外をシールできる。また、介在部材２３の筒部２４は、蓋１４の外面１４ｂよりも突出するとともにインシュレータ２１の凹部２２に収容された被収容部２４ｂを有する。このため、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に侵入した水が鍔部２５まで到達するには、被収容部２４ｂと凹部２２との間を迂回することになる。つまり、蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に侵入した液体が鍔部２５に到達するまでの経路が長くなる。よって、ケース１１の内外のシール性を高めることができる。

（３）シールする面積が大きくなるほど、シール性の確保が要求される面積も大きくなるため、シール性が確保されない可能性は高くなる。本実施形態では、筒部２４の径方向における鍔部２５の寸法Ｂは、筒部２４の軸方向の寸法Ａよりも短く設定されているため、筒部２４の径方向における鍔部２５の寸法Ｂが筒部２４の軸方向の寸法Ａよりも長い場合と比較して、シール性を確保し易い。

（４）被収容部２４ｂの外径は、筒部２４の軸方向に沿って、鍔部２５から凹部２２の底面２２ａに近付くにつれて小さくなっている。よって、凹部２２に対する被収容部２４ｂの挿入性が良好になる。

（５）介在部材２３は、第２絶縁部材としての筒部２４と、シール部材としての鍔部２５とが一体化された構成である。よって、第２絶縁部材とシール部材とが別体である場合と比較して、二次電池１０の部品点数を減らすことができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 端子部材１５の構成は適宜変更してよい。例えば、導電部材１６と引出端子１８とは一体化されていてもよい。

○ 筒部２４の径方向における鍔部２５の寸法Ｂは、筒部２４の軸方向の寸法Ａより長くてもよい。
○ 筒部２４の軸方向における鍔部２５とは反対側の端部の形状は、筒部２４の端面２４１と筒部２４の外周面とを繋ぐ角部が角取りされた形状であってもよい。

○ 筒部２４の被収容部２４ｂの外径は、筒部２４の軸方向において一定であってもよい。
○ 第２絶縁部材としての筒部２４と、シール部材としての鍔部２５は別体であってもよい。

○ シール部材としての鍔部２５を省略してもよい。
○ 貫通孔１４ｈは、ケース本体１３に形成されていてもよい。
○ 蓋１４の外面１４ｂとインシュレータ２１の対向面２１ａとの間に侵入し得る液体は水に限定されない。

○ ケース１１に収容される電極組立体１２は、上記実施形態に記載した、いわゆる積層型の電極組立体に限定されず、帯状の正極の電極、帯状のセパレータ、及び帯状の負極の電極を積層して巻回した巻回型の電極組立体であってもよい。

○ 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。

○ 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。

１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１４ａ…内面、１４ｂ…外面、１４ｈ…第１挿通孔としての貫通孔、１２…電極組立体、１５…端子部材、１６…内部端子としての導電部材、１７…外部端子、１８…引出端子、２１…第１絶縁部材としてのインシュレータ、２１ａ…対向面、２２…凹部、２２ａ…底面、２４…第２絶縁部材としての筒部、２４ａ…絶縁部、２４ｂ…被収容部、２５…シール部材としての鍔部。

Claims (4)

1. 電極組立体を収容するケースと、
   前記電極組立体と電気的に接続され、前記ケースの内部に配置された内部端子、前記ケースの外部に配置された外部端子、及び前記ケースに形成された第１挿通孔に挿通されることにより前記内部端子と前記外部端子とを接続する引出端子を有する端子部材と、
   前記ケースの外面と前記外部端子との間に配置され、前記ケースと前記外部端子とを絶縁するとともに、前記引出端子が挿通される第２挿通孔が形成された第１絶縁部材と、
   前記第１挿通孔の内周面と前記引出端子の外周面との間に配置され、前記ケースと前記引出端子とを絶縁する絶縁部を有する筒状の第２絶縁部材と、
   を備えた蓄電装置であって、
   前記第１絶縁部材は、前記ケースの外面と対向する対向面から凹むとともに底面に前記第２挿通孔が開口する凹部を有し、
   前記第２絶縁部材は、前記ケースの外面よりも突出するとともに前記凹部に収容された被収容部を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記第２絶縁部材の外周面から突出する環状のシール部材を備え、
   前記シール部材は、前記ケースの内面と前記端子部材とによって圧縮されている請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第２絶縁部材の径方向における前記シール部材の寸法は、前記第２絶縁部材の軸方向の寸法よりも短い請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記被収容部の外径は、前記凹部の底面に近付くにつれて小さくなる請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄電装置。