JP3183114U - 電池コア防護構造、およびエネルギー貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池コアを保護し、電池コアと外装体が接触しないよう完全に隔絶し、電池外装体が中性電位である状態を保つことができる電池コア防護構造、およびエネルギー貯蔵装置を提供する。
【解決手段】電池コア防護構造１０、およびエネルギー貯蔵装置は、電池コア１４が芯軸上を巻回し、電池コア１４の正・負極から複数の導電ピン１４２が延出し、絶縁膜１６が電池コア１４表面を巻回するとともに電池コア１４両端から突出し、電池コア１４上の導電ピンは２つの内端子に接続し、外装体上には少なくとも１つの開口を設けて電池コア１４と絶縁膜１６を開口から外装体に装入できるようにし、開口上には外装体を密封するためのエンドキャップを設け、２つの導電端子はエンドキャップ上から突出した２つの内端子にそれぞれ締結する。
【選択図】図１

Description

本考案は防護構造、およびエネルギー貯蔵装置に関するものであり、特に電池コアの防護構造、エネルギー貯蔵装置に関するものである。

エネルギー貯蔵装置は、二次電池を例に挙げると、エネルギー変換効率が高く、使用寿命が長く、安定性が高い等の特性を有するため市場で優勢であり、現在提供されている各種電力の主な電力源となっている。
しかし、保管環境が劣悪だったり、作業温度の激変や衝突等のアクシデントが起こったり、長期使用により電池内部に劣化異変が起こった場合、電池内部で化学反応が生じ、二次電池の損壊を招く。このため、防護構造の設計には特別な注意を要する。

特許文献１で開示された巻回装置は、電極片とセパレータで芯軸層を巻回するのに用いられ、まず芯軸を挟持し、芯軸の位置を固定した後、一定の設定長さのテープの一端を芯軸に貼り付けてセパレータの巻回を開始し、続いて正・負極片をセパレータに積層し、セパレータとともに芯軸まで送って貼り付け、巻回作業の準備をする。そして、芯軸を回転させ、正・負極極片をセパレータとともに、芯軸を中心として巻回していく。巻き取られた部分が設定された厚みに達した後、芯軸の回転速度を徐々に減速し、最後に、正・負極極片を押さえて、正・負極極片を切断して電池コアを形成する。
しかし、同考案では電池コアと外装体とを確実に絶縁することができない。導電ピンの両端を絶縁保護することができないため、電池コアと外装体が導電する可能性がある。
また、現在の一般的な導電ピンの両端はテープを用いて巻きつけているが、この方法では二次電池の充電時に、電池コアが膨張現象を起こし、テープを巻き付けた範囲内の導電ピンと電極片が圧迫されることにより、電極片が断裂したり剥がれ落ちたりする。

台湾特許公告第Ｍ３５４６０５号公報

これらの点を考慮し、本考案は上述の問題点に対し、公知技術の問題を解決するのに有効な、電池コア防護構造、エネルギー貯蔵装置を提案する。

本考案の主な目的は、電池コアを保護して、電池コアが圧迫されて変形するのを防ぐことができ、電池コアと外装体が接触しないよう完全に隔絶し、電池コアと外装体が電解効果を発生させて外装体が腐蝕するのを防止し、電池外装体が中性電位の状態を保つことができる電池コア防護構造、エネルギー貯蔵装置を提供することにある。

本考案のもう１つの目的は、エネルギー貯蔵装置に穴が開いて重大な短絡が起こった時、絶縁膜が迅速に電池コアの外周に融合して、事態が過度に悪化するのを防ぐことができる電池コア防護構造、エネルギー貯蔵装置を提供することにある。

本考案の更なる目的は、部品が少なく、構造がシンプルで、迅速に組立てられて組立ての時間と人件費を節約できる電池コア防護構造、エネルギー貯蔵装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本考案の提供する電池コア防護構造は、芯軸を巻回する電池コアを備え、正・負極から複数の導電ピンが延出し、電池コア表面を絶縁膜が巻回し、絶縁膜は電池コアを覆い包むとともに電池コアの両端から突出する。

また、本考案の提供するエネルギー貯蔵装置は、芯軸、電池コア、絶縁膜、２つの内端子、外装体および２つの導電端子を備え、芯軸を電池コアが巻回し、電池コアの正・負極から複数の導電ピンが延出し、絶縁膜が電池コアの表面を巻回するとともに電池コア両端から突出し、電池コア上の導電ピンは２つの内端子に接続し、外装体には少なくとも１つの開口を設け、電池コアと絶縁膜が開口から外装体中に装入されるようにし、開口上には外装体を密封するためのエンドキャップを設け、２つの導電端子がエンドキャップ上から突出した２つの内端子にそれぞれ締結される。

本考案によれば、電池の電池コアを保護することができる。電池コアの外層には絶縁膜があるので、電池コアが圧迫されて変形するのを防ぐことができ、電池コアと外装体は接触しないよう完全に隔絶されているので、電池コアと外装体が電解効果を発生させて外層体が腐蝕するのを防止でき、電池外装体の中性電位の状態が保たれる。
また、エネルギー貯蔵装置に穴が開いて重大な短絡が起こった時、絶縁膜が迅速に電池コアの外周に融合して、事態が過度に悪化するのを防ぐことができる。
さらに、本考案の構造は部品が少なく、シンプルで、迅速な組立てが可能なので、組立ての時間や人権費がかなり節約できる。

本考案の電池コア防護構造の立体図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の外観図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の断面図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。 本考案の電池コアを収容したエネルギー貯蔵装置の製作と装入のステップにおける構造を示す図。

本考案の目的、技術内容、特徴および達成される効果を更に理解しやすくするため、具体的実施例を用いて以下に詳しく説明する。

図１を参照されたい。図が示すように、本考案の電池コア防護構造１０は、芯軸１２を備え、電池コア１４が芯軸１２を巻回し、電池コア１４は正極片、負極片および少なくとも２つのセパレータの組合せが積層したものから成る。電池コア１４の正・負極から複数の導電ピン１４２が延出し、絶縁膜１６を用いて電池コア１４の表面を巻回して覆い包む。
絶縁膜１６の長さは電池コア１４の長さより長く、絶縁膜１６の両端は電池コア１４の両端の外側に突出し、好ましい実施例では突出部分は少なくとも２〜４ミリメートルであり、電池セル１４と外部の絶縁状態が確保される。絶縁膜１６の材質はポリエチレン・テレフタレート、プロピレンまたはポリエチレンである。
また、本考案の絶縁膜１６は、熱溶融を利用して絶縁膜１６を電池コア１４上に固定する熱溶融部位を含む。熱溶融部位の形状、範囲、個数は熱溶融方式の使用に応じて異なる。また、好ましい実施例において、熱溶融作用の発生以外にも、電池コア１４を覆い包む絶縁膜１６と絶縁膜の絶縁膜供給帶を直接熱溶融させて切断するので、熱溶融部位の辺縁は熱溶融切断線を有する。

続いて、図２および図３を参照されたい。図が示すように、電池コア防護構造１０は外装体１８内に収容され、外装体１８には少なくとも１つの開口１８２を設け、電池コア防護構造１０が開口１８２から外装体１８に装入され、外装体１８内に収容されるようにする。
電池コア１４の両端には２つの内端子２０を設置し、導電ピン１４２に接続する。外装体１８の２つの開口１８２の両端にはエンドキャップ２２をそれぞれ設け、エンドキャップ２２に貫通孔２２２を設け、２つの内端子２０がエンドキャップ２２の外側に突出して導電端子２４と接続するようにする。導電端子２４とエンドキャップ２２の間にはさらにワッシャー２６を設け、エンドキャップ２２上の貫通孔２２２と導電端子２４の間の隙間を密閉することで、外装体１８を密封する。

電池コア防護構造１０以外にも、本考案は、電池コア防護構造を備えたエネルギー貯蔵装置を提供する。同装置は、芯軸１２、電池コア１４、絶縁膜１６、２つの内端子２０、外装体１８および２つの導電端子２４を備える。電池コア１４は芯軸１２を巻回し、電池コア１４の正・負極から複数の導電ピン１４２が延出する。絶縁膜１６が電池コア１４の表面を巻回し、絶縁膜１６は電池コア１４の両端から突出し、２つの内端子２０を用いて電池コア１４上の導電ピン１４２に接続する。
外装体１８上には少なくとも１つの開口１８２を設け、電池コア１４と絶縁膜１６が開口１８２から外装体１８中に装入される。開口１８２上には外装体１８を密封するためのエンドキャップ２２を設ける。２つの導電端子２４は、エンドキャップ２２から突出した２つの内端子２０にそれぞれ締結する。上述のエネルギー貯蔵装置は二次電池であってもよい。

本考案の構造の説明に続き、本考案の製作と電池コア装入の各ステップにおける構造を示す図について説明する。図４Ａから図４Ｇは本考案のエネルギー貯蔵装置の製造方法を示す図である。
図４Ａから図４Ｄは電池コア防護構造の製作方法を示す図であり、図４Ａが示すように本考案では、まず２つのセパレータ１４４の一辺を芯軸１２上に固定する。セパレータ１４４の固定時には加圧ローラーを用いて固定することができるので、人の手でセパレータ１４４と芯軸１２をテープで粘着する必要なく巻回作業を開始できる。このため、高知技術の欠点である製作過程の煩雑さを軽減でき、機械を使用することでこのステップを自動化でき、製造時間も短縮できる。また、テープ等の材料を使用せずに済むため、製作コストも削減できる。
続いて図４Ｂを参照されたい。複数の導電ピン１４２を備えた正極片１４６および負極片１４８を、セパレータ１４４と芯軸１２の間および２つのセパレータ１４４の間にそれぞれ挿入し、芯軸１２を巻回して電池コア１４を形成する。
図４Ｃのステップでは、巻き付けの終わった電池コア１４の表面を絶縁膜１６で覆い包む。絶縁膜１６の長さは電池コア１４の長さより長く、絶縁膜１６の両端は電池コア１４の両端の外側に突出し、好ましい実施例で絶縁膜１６の電池コア１４の両端からの突出部分は少なくとも２〜４ミリメートルであり、電池コア１４と外装体１８を絶縁する。この方法は電池コア１４の両端をテープで巻きつける方法に代替する。上述の絶縁膜１６を電池コア１４の両端から突出させる構造設計を利用することで、巻き付けたテープが導電ピン１４２と電極片を圧迫して断裂や剥がれ落ちる等の事態を招くことを防止できる。
続いて図４Ｄを参照されたい。熱溶融を利用して絶縁膜１６を電池コア１４上に固定する。熱溶融には加熱器２８を利用して絶縁膜１６を電池コア１４上に固定することができる。熱溶融を利用して絶縁膜１６を電池コア１４上に固定する方式により、電池コア１４が腐蝕するのを防止し、電池コアと外装体を隔離できる。また、機械装置を利用することにより熱溶融により固定するステップを自動化でき、テープ等の材料を余計に使用する必要がなくなり、非常に容易で簡便になる。
さらに、本考案の好ましい実施例において、絶縁膜１６で電池コア１４を覆い包んだ後、絶縁膜１６の熱溶融部位を熱によって溶融させるステップでは、加熱器２８が熱溶融作用を生じさせる以外にも、電池コア１４を覆い包む絶縁膜１６と絶縁膜の絶縁膜供給帶を直接熱溶融により切断することもでき、このため熱溶融部位の辺縁は溶融切断線を有する。
つまり、自動化工程において、絶縁膜供給帶は絶縁膜１６を供給し、自動的に電池コア１４を巻回して覆った後、加熱器２８は電池コア１４を覆い包んだ絶縁膜１６上を加熱し溶融させ、熱溶融部位により絶縁膜１６が脱落することなく、同時に熱溶融部位では絶縁膜１６と絶縁膜供給帶が断絶し、電池コア防護構造１０の製作の自動化が完成する。
２つのセパレータを固定するステップにおいては、加圧ローラーを用いて固定する以外に、セパレータを加圧して固定するのに効果的ないかなる方式も利用でき、加圧ローラーは本考案の好ましい実施例の１つに過ぎない。熱溶融のステップにおいて使用する機器は熱溶融効果を有するものであればいかなる装置でもよく、加熱器２８に限らない。

続く図４Ｅから図４Ｇは電池コア防護構造１０をエネルギー貯蔵装置の外装体１８に装入する各ステップである。
図４Ｅが示すように、まず電池コア１４と絶縁膜１６を外装体１８中に装入する。絶縁膜１６により、つまり絶縁膜１６の長さが電池コア１４の長さよりも長い設計であるため、電池コア１４の両端の辺縁と外装体１８が直接接触するのを防ぎ、電池コア１４と外装体１８の絶縁が可能になる。これにより、電池コア１４と外装体１８が電解効果を生じさせて外装体１８が腐蝕するのを防止でき、電池外装体１８が中性電位の状態を保てるようになる。このため、電池内部が錆びて短絡することにより電池の効果が消失することもない。
図４Ｆのステップでは、導電ピン１４２を内側に折り込み、２つの内端子２０を固着する。最後に図４Ｇを参照されたい。図が示すように、エンドキャップ２２を用いて外装体１８に蓋をして、内端子２０をエンドキャップ２２から突出させた後、２つのワッシャー２６を被せ、さらに、２つの導電端子２４をエンドキャップ２２の外側に突出した内端子２０上にそれぞれ締結する。

上述の記載は本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。従って、本考案の出願範囲で述べられた特徴および精神にもとづく変更や潤色は全て、本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれる。

１０ 電池コア防護構造
１２ 芯軸
１４ 電池コア
１４２ 導電ピン
１４４ セパレータ
１４６ 正極片
１４８ 負極片
１６ 絶縁膜
１８ 外装体
１８２ 開口
２０ 内端子
２２ エンドキャップ
２２２ 貫通孔
２４ 導電端子
２６ ワッシャー
２８ 加熱器

Claims (11)

1. 芯軸と、
   前記芯軸を巻回する電池コアであり、前記電池コアの正・負極から複数の導電ピンが延出する電池コアと、
   前記電池コア表面を巻回し、前記電池コアの両端から突出する絶縁膜と、を備えることを特徴とする、
   電池コア防護構造。
2. 前記絶縁膜の材質はポリエチレン・テレフタレート、プロピレンまたはポリエチレンであることを特徴とする、請求項１に記載の電池コア防護構造。
3. 前記絶縁膜の長さは前記電池コアの両端よりも２〜４ミリメートル突出していることを特徴とする、請求項１に記載の電池コア防護構造。
4. 前記電池コアは、正極片、負極片および少なくとも２つのセパレータの組合わせが積層して成るものであることを特徴とする、請求項１に記載の電池コア防護構造。
5. 前記絶縁膜上には熱溶融部位を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池コア防護構造。
6. 芯軸と、
   前記芯軸上を巻回する電池コアであり、前記電池コアの正負極から複数の導電ピンが延出する電池コアと、
   前記電池コア表面を巻回し、前記電池コアの両端から突出する絶縁膜と、
   前記電池コア上部の前記複数の導電ピンに接続する２つの内端子と、
   上部に少なくとも１つの開口を設け、前記電池コアと前記絶縁膜を前記開口から装入することができ、前記開口に密封するためのエンドキャップを設ける外装体と、
   前記エンドキャップから突出した前記２つの内端子にそれぞれ締結する２つの導電端子と、を備えることを特徴とする、
   エネルギー貯蔵装置。
7. 前記絶縁膜の材質はポリエチレン・テレフタレート、プロピレンまたはポリエチレンであることを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。
8. 前記絶縁膜の長さは前記電池コアの両端よりも２〜４ミリメートル突出していることを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。
9. 前記エンドキャップには貫通孔を設け、前記内端子を外側に突出させ、前記導電端子にそれぞれ接続することを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。
10. 各前記導電端子および前記エンドキャップの間にさらにワッシャーを設けて前記外装体を密閉することを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。
11. 前記絶縁膜上には熱溶融部位を含むことを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー貯蔵装置。

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