JP3126024U - リチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業を実施しなく各導電柄と導電端子とを電気的に連結することができ、製造プロセスが簡単化になり、組付作業が容易になり、設備投資が降下になるリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造を提供する。
【解決手段】リードアウト端子には導電性を持つ集りゾーンが一つ設けてあり、集りゾーンが極巻きの両端にある正負極導電柄に対応し、各導電柄とリードアウト端子との電気的な連結作業は、各導電柄の外周に括り部材の括り口を嵌めて括り口を徐々に縮小すると、括りバンドと、集りゾーンと、正極導電柄または負極導電柄とが緊密に接触するようになり、特に、正負極導電柄とリードアウト端子との電気的な連結は、括り部材によって実施し、各導電柄をリードアウト端子と溶接することが必要なくなる。
【選択図】図８

Description

本考案は、リチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造に係り、特に、極巻きからリードアウトされる導電柄と、リチウムイオン二次電池の導電端子との連結構造に関するものである。

目下、従来のリチウムイオン二次電池は、米国特許第5849431に提案された構成があり、図１と図２に示すように、その極巻き１０は、一つの正極シート１１と、一つのセパレータ１２と、一つの負極シート１３との順序重ねて、中心棒１４を多数巻きに巻いて構成されるものであり、且つ正極シート１１と負極シート１３との一端には複数の導電柄１１１，１３１が鋸状にカットされ、これにより、前記各導電柄１１１，１３１はディスク形状の導電連接具１５の外端縁と溶接で接合することができ、極巻き１０の電的エネルギーをリードアウトすることが可能になる。

また、図３に示すのは別の従来のリチウムイオン二次電池の構造であり、その極巻き１０ａの正極シート１１ａと負極シート１３ａとの端縁には複数の導電柄１１１ａ，１３１ａが溶接で接合してあり、また、前記各導電柄１１１ａ，１３１ａの端部が溶接で電池のリードアウト端子１５ａの外縁と接合し、これにより、極巻き１０の電的エネルギーをリードアウトすることが可能になる。
米国特許第5849431号

しかしながら、一体成形または溶接方式で形成された導電柄と、導電端子との電気的な連結は、溶接技術によって両者を溶接することにより両者を電気的に連結するのであり、特に、高容量のリチウムイオン二次電池である場合には、電池の内部の導電柄の数量が極めて多く、多くの導電柄により電池内部のインピーダンスが降下になり、これにより、高容量リチウムイオン二次電池の大電流の充放電の要求に合うことができ、だが、多くの導電柄と、導電端子との溶接作業は、工数がかなり掛かり、且つ製造プロセスが複雑で困難になる問題があった。

本考案の主な目的は、溶接作業を実施しなく各導電柄と導電端子とを電気的に連結することができ、製造プロセスが簡単化になり、組付作業が容易になり、設備投資が降下になるリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造を提供する。

上記目的を達成するためになされた本願の考案は、主に、電池缶内には中心棒が一つ設けてあり、二つのリードアウト端子がそれぞれ前記中心棒の両端に固定され、前記中心棒の周面には極巻きが巻いてあり、前記極巻きの端部が二つの括り部材で前記リードアウト端子と電気的に連接し、電池部材と電池缶とが二つの組付ナットによって固定して構成されるリチウムイオン二次電池において、前記極巻きは、一つの正極シートと、一つの負極シートと、少なくとも一つのセパレータとから構成され、前記正負極シートの表面には、正極材料と負極材料とがそれぞれ塗布してあり、前記セパレータが前記正負極シートの間に設置され、前記正極シートの一端には正極材料を塗布しない正極連接ゾーンが設けてあり、前記負極シートの前記正極連接ゾーンと反対する一端には負極材料を塗布しない負極連接ゾーンが設けてあり、前記正極シートと前記セパレータと前記負極シートとを順序に重ねて前記中心棒を巻いた後、前記正極連接ゾーンと前記負極連接ゾーンとがそれぞれ前記極巻きの両端から伸び出し、前記リードアウト端子は、導電性を持つ構造であり、連結端である一端が前記中心棒の連接部と結合し、他端が出力端に成形され、前記リードアウト端子は、連結端と出力端との間に位置し、且つ一つの凸縁と、一つの集りゾーンとが成形され、前記集りゾーンが極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに対応し、前記凸縁が前記電池缶の端部カバーに当接し、前記括り部材は、一つの括りバンドと、一つの組付枠とを有し、前記組付枠の内部には係止部が一つ設けてあり、前記括りバンドの表面には歯溝が複数に設けてあり、前記組付枠に前記括り部材を挿通したと括り口が一つ形成され、且つ前記歯溝と前記組付枠との一方向係止（逆止）により、前記括り口を縮小するともう一度拡大できなくなり、前記括り部材の括り口が極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに嵌められて前記括り口を縮小すると、前記極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンがリードアウト端子の集りゾーンと緊密に電気的に接触することを特徴とするリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造であることを要旨としている。

本願の考案では、前記中心棒の連接部は一つの挿入溝であり、なお、前記リードアウト端子の連結端は一つの挿入ロッドであり、前記挿入ロッドが前記挿入溝に挿入されて結合することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造であることを要旨としている。

本願の考案では、前記括り部材の組付枠には、一つの括りバンドと、一つのツマミとが設けてあり、前記ツマミの周面には螺旋が形成してあり、前記螺旋が前記括りバンドにある歯溝と噛み合い、前記ツマミを一定方向に回転すると、前記括りバンドの括り口が徐々に縮小になることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造であることを要旨としている。

本願の考案では、前記端部カバーの裏端面と、前記凸縁との間には気密パッキンが一つ配設してあり、前記組付ナットと、前記端部カバーの表端面との間には別の気密パッキンが一つ配設してあり、前記組付ナットをねじ込むと、前記凸縁と前記端部カバーにある開口との間は気密状態になることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造であることを要旨としている。

本願の考案では、主に、電池缶内には中心棒が一つ設けてあり、二つのリードアウト端子がそれぞれ前記中心棒の両端に固定され、前記中心棒の周面には極巻きが巻いてあり、前記極巻きの端部が二つの括り部材で前記リードアウト端子と電気的に連接し、電池部材と電池缶とが二つの組付ナットによって固定して構成されるリチウムイオン二次電池において、前記極巻きは、一つの正極シートと、一つの負極シートと、少なくとも一つのセパレータとから構成され、前記正負極シートの表面には、正極材料と負極材料とがそれぞれ塗布してあり、前記セパレータが前記正負極シートの間に設置され、前記正極シートの一端には正極材料を塗布しない正極連接ゾーンが設けてあり、前記負極シートの前記正極連接ゾーンと反対する一端には負極材料を塗布しない負極連接ゾーンが設けてあり、前記正極シートと前記セパレータと前記負極シートとを順序に重ねて前記中心棒を巻いた後、前記正極連接ゾーンと前記負極連接ゾーンとがそれぞれ前記極巻きの両端から伸び出し、前記リードアウト端子は、導電性を持つ構造であり、連結端である一端が前記中心棒の連接部と結合し、他端が出力端に成形され、前記リードアウト端子は、連結端と出力端との間に位置し、且つ一つの凸縁と、一つの集りゾーンとが成形され、前記集りゾーンが極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに対応し、前記凸縁が前記電池缶の端部カバーに当接し、前記括り部材は、一つの括りバンドと、一つのツマミと、一つの組付枠とを有し、前記ツマミの周面には螺旋が形成してあり、前記括りバンドの表面には歯溝が複数に設けてあり、前記ツマミと前記括りバンドとがそれぞれ前記組付枠を挿通したと一つの括り口が形成され、且つ前記螺旋が前記歯溝と噛み合い、前記ツマミを一定方向に回転すると前記括り口が徐徐に縮小になり、前記括り部材の括り口を極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに嵌めて前記括り口を縮小すると、前記極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンがリードアウト端子の集りゾーンと緊密に電気的に接触することを特徴とするリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造であることを要旨としている。

本考案のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造によれば、溶接作業を実施しなく各導電柄と導電端子とを電気的に連結することができ、製造プロセスが簡単化になり、組付作業が容易になり、設備投資が降下になる効果がある。

以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、図４乃至図８を参照する。本考案のリチウムイオン二次電池の構造は、主に、電池缶２０内には中心棒３０が一つ設けてあり、二つのリードアウト端子５０がそれぞれ前記中心棒３０の両端に固定され、前記中心棒３０の周面には極巻き４０が巻いてあり、前記極巻き４０の端部が二つの括り部材６０で前記リードアウト端子５０と電気的に連接し、電池部材と電池缶２０とが二つの組付ナット７０によって固定して構成される。

前記電池缶２０は、両端には端部開口２１がそれぞれ開設してあり、その内部に電池部材が収容され、二つの端部カバー２２により各端部開口２１がカバーされ、前記端部カバー２２には電池部材を挿通するための開口２２１が開設してある。

前記中心棒３０は、絶縁部材であり、電池缶２０の内部に組み付けられ、その両端がそれぞれ連接部３１に成形され、前記連接部３１は一つの挿入溝である。

前記極巻き４０は、一つの正極シート４１と、一つの負極シート４２と、少なくとも一つのセパレータ４３とから構成され、前記正負極シート４１，４２の表面には、正極材料４１１と負極材料４２１とがそれぞれ塗布してあり、前記セパレータ４３が前記正負極シート４１，４２の間に設置され、前記正極シート４１の一端には正極導電柄４４が少なくとも一つ溶接してあり、前記正極導電柄４４の反対側には、負極シート４２に負極導電柄４５が少なくとも一つ溶接してあり、前記正極シート４１と前記セパレータ４３と前記負極シート４２とを順序に重ねて前記中心棒３０を巻いた後、極巻き４０が構成され、なお、正負極導電柄４４，４５がそれぞれ前記極巻き４０の両端に位置する。

前記リードアウト端子５０は、導電性を持つ構造であり、一端に連結端５１が成形され、前記連結端５１は一つの挿入ロッドであり、これにより、前記連結端５１が前記中心棒３０にある連接部３１と結合することができ、前記リードアウト端子５０他端が出力端５２に成形され、前記出力端５２をねじ軸に成形してもよく、前記リードアウト端子５０は、連結端５１と出力端５２との間に位置し、且つ一つの凸縁５３と、一つの集りゾーン５４とが成形され、前記集りゾーン５４が極巻き４０の正負極導電柄４４，４５に対応し、前記凸縁５３が前記電池缶２０の端部カバー２２に当接する。

前記括り部材６０は、一つの括りバンド６１と、一つのツマミ６２と、一つの組付枠６３とを有し、前記ツマミ６２の周面には螺旋６２１が形成してあり、前記括りバンド６１の表面には歯溝６１１が複数に設けてあり、前記ツマミ６２と前記括りバンド６１とがそれぞれ前記組付枠６３を挿通したと一つの括り口６４が形成され、且つ前記螺旋６２１が前記歯溝６１１と噛み合い、前記ツマミ６２を一定方向に回転すると前記括り口６４が徐徐に縮小になり、前記括り部材６０の括り口６４を極巻き４０の正負極導電柄４４，４５に嵌めて前記括り口６４を縮小すると、前記極巻き４０の正負極導電柄４４，４５がリードアウト端子５０の集りゾーン５４と緊密に電気的に接触する。

前記組付ナット７０は、前記括り部材６０により極巻き４０と中心棒３０とリードアウト端子５０とを組み付けた後、リードアウト端子５０にある出力端５２を前記端部カバー２２に開設された開口２２１に挿通して外部に突出して、前記凸縁５３を前記端部カバー２２の裏端面に当接して、前記組付ナット７０を出力端５２にねじ込むことにより、各電池部材と電池缶２０とが安定に結合するようになる。

本考案のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造によれば、各導電柄が括り部材を介してリードアウト端子と直接に電気的に連結し、且つ溶接作業が完全に必要なくなるので、製造プロセスが簡単化になり、且つ各導電柄とリードアウト端子との接触面積が大きいため、電池のインピーダンスが有効に降下され、大電流で充放電が可能になる。

また、図４乃至図７を参照する。本考案のリードアウト端子５０の中段には導電性を持つ集りゾーン５４が成形され、且つ前記集りゾーン５４が極巻き４０の両端の正負極導電柄４４，４５に対応し、だから、前記正負極導電柄４４，４５をリードアウト端子５０と電気的に連結するときには、前記正負極導電柄４４，４５に前記括り部材６０の括り口６４を嵌めて、前記ツマミ６２を一定方向に回転することにより、螺旋６２１が括りバンド６１にある歯溝６１１と噛み合って、ひいては前記括りバンド６１が組付枠６３を通過し、前記ツマミ６２を更に上記方向に回転すると、括り口６４が徐々に縮小になり、これにより、括りバンド６１と、集りゾーン５４と、正極導電柄４４または負極導電柄４５とが緊密に接触し、正負極導電柄４４，４５がリードアウト端子５０と緊密に電気的に連結し、且つ溶接作業は一切必要ない。

特に、正負極導電柄４４，４５とリードアウト端子５０との電気的な連結は、括り部材６０の括り口６４によって、リードアウト端子５０と、正極導電柄４４または負極導電柄４５とをしっかり括り連結するので、各導電柄を一つ一つ溶接することが必要なくなり、多くの導電柄を持つ高容量電池について、導電柄とリードアウト端子との連結作業は、有効に簡単化され、組付作業が容易になり、設備投資が降下になり、また、正負極導電柄４４，４５と、リードアウト端子５０にある集りゾーン５４とが大面積に電気的に接触するので、電池のインピーダンスが有効に降下され、大電流で充放電が可能になる。

また、従来のものは、各正負極導電柄の一端が極巻きに溶接されるが、図９と図１０に示すのは、極巻き４０ａの正極シート４１ａまたは負極シートの端縁には、正極材料または負極材料を塗布しないゾーンが設けてあり、そして前記ゾーンを正極導電柄４４ａまたは負極導電柄にカットし、一体成形された正極導電柄４４ａまたは負極導電柄を括った後、本考案の括り部材６０ａによって更に括ると、正極導電柄４４ａまたは負極導電柄と、リードアウト端子５０ａの集りゾーン５４ａとが緊密に電気的に連結するようになり、また、一体成形された正極導電柄４４ａまたは負極導電柄の各導電柄は図１１に示すようにカットしてもよく、すなわち、各導電柄を括った後に、隣接する導電柄の間の隙間８０は極めて小さく、本実施例に本考案の括り部材６０ｂを適用しても可能であり、本考案の括り部材６０ｂによれば、各正極導電柄４４ｂまたは負極導電柄と、リードアウト端子５０ｂの集りゾーン５４ｂとが緊密に電気的に連結するようになる。

特に、括り部材６０ｃの組付枠とツマミとを一体にしても可能であり、図１２と図１３に示すように、ツマミの代わりに、組付枠６３ａ内には一方向に傾斜した歯部を持つ係止部６３１が一体成形してあり、前記組付枠６３ａに括りバンド６１ａを挿通した後、括りバンド６１ａにある歯溝６１１ａが前記係止部６３１にある歯部に戻り止められ、これにより、括り口６４ａは縮小することだけが可能であり、括り口６４ａを更に縮小すると、各正極導電柄４４ｃまたは負極導電柄と、リードアウト端子５０ｃの集りゾーン５４ｃとが緊密に電気的に連結するようになる。

上記の説明から明らかなように、本考案の括り部材の括り口によれば、各導電柄とリードアウト端子とを直接に括ることにより、各導電柄とリードアウト端子とを緊密に電気的に連結することができ、製造プロセスには溶接作業が一切使用しなく、だから、製造プロセスが簡単化になり、組付作業が容易になり、設備投資が降下になる。

米国特許第5849431号に提案された従来の極巻きの組成を示す斜視図である。 米国特許第5849431号に提案された従来の導電柄に導電端子を溶接した構造を示す概略図である。 別の従来のリチウムイオン二次電池の構造を示す断面図である。 本考案の中心棒に巻き付かれる極巻きの組成を示す斜視図である。 本考案の括り部材のうちの一つによって導電柄を括る前の状態を示す斜視図である。 本考案の括り部材によって導電柄を括った状態を示す斜視図である。 本考案の極巻きに括り部材を結合した状態の一部拡大斜視図である。 本考案が電池缶内に組み付けられた状態を示す断面図である。 本考案の括り部材のうちの一つによって、一体成形された導電柄を括る前の状態を示す斜視図である。 本考案の括り部材によって、一体成形された導電柄を括った状態を示す斜視図である。 本考案の括り部材によって、別の一体成形された導電柄を括った状態を示す斜視図である。 本考案の極巻きに別の括り部材を結合する前の状態の一部拡大斜視図である。 本考案の極巻きに図１２における括り部材を結合した状態の一部拡大斜視図である。

符号の説明

１０，１０ａ 極巻き
１１，１１ａ 正極シート
１１１，１１１ａ 導電柄
１３１，１３１ａ 導電柄
１２ セパレータ
１３，１３ａ 負極シート
１４ 中心棒
１５，１５ａ 導電端子
２０ 電池缶
２１ 端部開口
２２ 端部カバー
２２１ 開口
３０ 中心棒
３１ 連接部
４０，４０ａ 極巻き
４１，４１ａ 正極シート
４１１ 正極材料
４２ 負極シート
４２１ 負極材料
４３ セパレータ
４４，４４ａ 正極導電柄
４４ｂ，４４ｃ 正極導電柄
４５ 負極導電柄
５０，５０ａ リードアウト端子
５０ｂ，５０ｃ リードアウト端子
５１ 連結端
５２ 出力端
５３ 凸縁
５４，５４ａ 集りゾーン
５４ｃ 集りゾーン
６０，６０ａ 括り部材
６０ｂ，６０ｃ 括り部材
６１，６１ａ 括りバンド
６１１，６１１ａ 歯溝
６２ ツマミ
６２１ 螺旋
６３，６３ａ 組付枠
６３１ 係止部
６４，６４ａ 括り口
７０ 組付ナット
８０ 連接隙間

Claims (4)

1. 主に、電池缶内には中心棒が一つ設けてあり、二つのリードアウト端子がそれぞれ前記中心棒の両端に固定され、前記中心棒の周面には極巻きが巻いてあり、前記極巻きの端部が二つの括り部材で前記リードアウト端子と電気的に連接し、電池部材と電池缶とが二つの組付ナットによって固定して構成されるリチウムイオン二次電池において、
   前記極巻きは、一つの正極シートと、一つの負極シートと、少なくとも一つのセパレータとから構成され、前記正負極シートの表面には、正極材料と負極材料とがそれぞれ塗布してあり、前記セパレータが前記正負極シートの間に設置され、前記正極シートの一端には正極材料を塗布しない正極連接ゾーンが設けてあり、前記負極シートの前記正極連接ゾーンと反対する一端には負極材料を塗布しない負極連接ゾーンが設けてあり、前記正極シートと前記セパレータと前記負極シートとを順序に重ねて前記中心棒を巻いた後、前記正極連接ゾーンと前記負極連接ゾーンとがそれぞれ前記極巻きの両端から伸び出し、
   前記リードアウト端子は、導電性を持つ構造であり、連結端である一端が前記中心棒の連接部と結合し、他端が出力端に成形され、前記リードアウト端子は、連結端と出力端との間に位置し、且つ一つの凸縁と、一つの集りゾーンとが成形され、前記集りゾーンが極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに対応し、前記凸縁が前記電池缶の端部カバーに当接し、
   前記括り部材は、一つの括りバンドと、一つの組付枠とを有し、前記組付枠の内部には係止部が一つ設けてあり、前記括りバンドの表面には歯溝が複数に設けてあり、前記組付枠に前記括り部材を挿通したと括り口が一つ形成され、且つ前記歯溝と前記組付枠との一方向係止（逆止）により、前記括り口を縮小するともう一度拡大できなくなり、前記括り部材の括り口が極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに嵌められて前記括り口を縮小すると、前記極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンがリードアウト端子の集りゾーンと緊密に電気的に接触することを特徴とする、
   リチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造。
2. 前記中心棒の連接部は一つの挿入溝であり、なお、前記リードアウト端子の連結端は一つの挿入ロッドであり、前記挿入ロッドが前記挿入溝に挿入されて結合することを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造。
3. 前記括り部材の組付枠には、一つの括りバンドと、一つのツマミとが設けてあり、前記ツマミの周面には螺旋が形成してあり、前記螺旋が前記括りバンドにある歯溝と噛み合い、前記ツマミを一定方向に回転すると、前記括りバンドの括り口が徐々に縮小になることを特徴とする、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造。
4. 主に、電池缶内には中心棒が一つ設けてあり、二つのリードアウト端子がそれぞれ前記中心棒の両端に固定され、前記中心棒の周面には極巻きが巻いてあり、前記極巻きの端部が二つの括り部材で前記リードアウト端子と電気的に連接し、電池部材と電池缶とが二つの組付ナットによって固定して構成されるリチウムイオン二次電池において、
   前記極巻きは、一つの正極シートと、一つの負極シートと、少なくとも一つのセパレータとから構成され、前記正負極シートの表面には、正極材料と負極材料とがそれぞれ塗布してあり、前記セパレータが前記正負極シートの間に設置され、前記正極シートの一端には正極材料を塗布しない正極連接ゾーンが設けてあり、前記負極シートの前記正極連接ゾーンと反対する一端には負極材料を塗布しない負極連接ゾーンが設けてあり、前記正極シートと前記セパレータと前記負極シートとを順序に重ねて前記中心棒を巻いた後、前記正極連接ゾーンと前記負極連接ゾーンとがそれぞれ前記極巻きの両端から伸び出し、
   前記リードアウト端子は、導電性を持つ構造であり、連結端である一端が前記中心棒の連接部と結合し、他端が出力端に成形され、前記リードアウト端子は、連結端と出力端との間に位置し、且つ一つの凸縁と、一つの集りゾーンとが成形され、前記集りゾーンが極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに対応し、前記凸縁が前記電池缶の端部カバーに当接し、
   前記括り部材は、一つの括りバンドと、一つのツマミと、一つの組付枠とを有し、前記ツマミの周面には螺旋が形成してあり、前記括りバンドの表面には歯溝が複数に設けてあり、前記ツマミと前記括りバンドとがそれぞれ前記組付枠を挿通したと一つの括り口が形成され、且つ前記螺旋が前記歯溝と噛み合い、前記ツマミを一定方向に回転すると前記括り口が徐徐に縮小になり、前記括り部材の括り口を極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンに嵌めて前記括り口を縮小すると、前記極巻きの正極連接ゾーン、又は負極連接ゾーンがリードアウト端子の集りゾーンと緊密に電気的に接触することを特徴とする、
   リチウムイオン二次電池用導電柄の導電連結構造。