JP3248159U - 補強構造を有するハウジング組立体及びそのボタン電池 - Google Patents

補強構造を有するハウジング組立体及びそのボタン電池 Download PDF

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Abstract

本考案は、補強構造を有するハウジング組立体及びそのボタン電池を提供し、ハウジング組立体は、第１のケースと、底壁と底壁の縁に設けられ且つ上方に延びる側壁とを含む第２のケースとを含み、第１のケースが第２のケースの開口を覆い、第１のケース又は第２のケースに貫通孔が設けられるハウジングと、投影が貫通孔内に含まれ、少なくとも一部が貫通孔内に埋め込まれる電気接続部材と、電気接続部材をハウジングに固着し、ハウジングの内部又は外部に設けられる絶縁部材と、一部が貫通孔内に投影され、絶縁部材を介してハウジングに固着される補強部材とを含む。本出願は、絶縁部材に補強部材を追加することにより、ハウジングと電気接続部材との複合構造の強度不足という問題を解決し、ハウジングと電気接続部材とのシール性を向上させるとともに、電池のエネルギー密度を効果的に向上させる。

Description

本考案は、リチウムイオン電池の製造分野に関し、特に、補強構造を有するハウジング組立体及びそのボタン電池に関する。
ポールとカバープレートとのシールは、リベット締めに類似する手段とすることが一般的であり、ポールとカバープレートとの間にプラスチックパッキンが採用され、ポールに加圧変形させることにより、パッキンを押圧してポールとカバープレートをシールする。このようなシール手段は、１）信頼性が依然として高くなく、液漏れのリスクがあり、２）ポールが高さ空間を多く占めるため、電池の厚みを増大させ、エネルギー密度の損失を招くという欠点がある。
上記問題を解決するために、従来のポールは、金属リベットに代えて金属板を用いて、熱圧着により封着しており、ポールとカバープレートが薄く設計されるため、構造強度が不十分となり、電池の歪み、液漏れを招きやすくなる。
本考案は、上記の背景技術に存在している問題点に鑑みて、ハウジングと電気接続部材との複合構造の強度不足という問題を解決し、ハウジングと電気接続部材とのシール性を向上させるとともに、電池のエネルギー密度を効果的に向上させるための補強構造を有するハウジング組立体及びそのボタン電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本考案は、以下の技術的解決手段を採用する。
本出願は、補強構造を有するハウジング組立体を開示し、このハウジング組立体は、
第１のケースと、底壁と前記底壁の縁に設けられ且つ上方に延びる側壁とを含む第２のケースとを含み、前記第１のケースが前記第２のケースの開口部を覆い、前記第１のケースまたは前記第２のケースに貫通孔が設けられるハウジングと、
投影が前記貫通孔内に含まれ、少なくとも一部が前記貫通孔内に埋め込まれる電気接続部材と、
前記電気接続部材を前記ハウジングに固着し、前記ハウジングの内部又は外部に設けられる絶縁部材と、
一部が前記貫通孔内に投影され、前記絶縁部材を介して前記ハウジングに固着される補強部材とを含む。
さらに、前記補強部材に、前記貫通孔の軸方向の投影面内に位置する開口部が設けられている。
さらに、前記補強部材は、表面が絶縁処理された環状構造である。
さらに、前記電気接続部材に、径方向の寸法が前記開孔の寸法よりも小さく、且つ軸方向の厚みが前記開口部の厚みよりも大きいボスが設けられている。
さらに、前記電気接続部材は、絶縁材料で充填された環状の隙間が形成された前記貫通孔に収容されている。
さらに、前記第２のケースに、開口平面から突出する第１の突起が設けられ、前記第１の突起は、前記開口平面と位置決め溝を構成し、前記位置決め溝に前記第１のケースが嵌め込まれる。
さらに、前記ハウジングに、注液孔および／または防爆刻み目が設けられる。
さらに、前記ハウジングの内面には、絶縁層が設けられている。
本出願は、セルと、前記セルを収容する上記いずれかの方案の、補強構造を有するハウジング組立体とを含むボタン電池をさらに開示した。
本考案の有利な効果は、以下の通りである。
従来技術では、電池の厚みを薄くするために、電気接続部材とハウジングの厚みを薄くするため、電気接続部材とハウジングが絶縁部材を介して構成される複合構造の構造強度が不足し、電池の液漏れと歪みが発生することになる。本出願によれば、絶縁部材に補強部材を固着することにより、複合構造の構造強度を増やすとともに、補強部材が電解液による絶縁部材の腐食を遮断し、複合構造の構造をより強固にし、電池の使用寿命を増やすことができる。
本出願の実施例１のボタン電池の断面模式図である。 本出願の実施例１のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例１の第１のケースと第２のケースの溶接箇所の拡大図である。 本出願の実施例１の補強構造の断面模式図である。 本出願の実施例１のセルの断面模式図のその一である。 本出願の実施例１のセルの断面模式図のその二である。 本出願の実施例２のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例３のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例３の補強構造の断面模式図である。 本出願の実施例４のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例５のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例６のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例７のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例８のハウジング組立体の断面模式図である。 本出願の実施例９のハウジング組立体の断面模式図である。
本出願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本出願の実施例における図面と結び付けて、本出願の実施例における技術的手段を明確且つ完全に説明するが、明らかに、言及された実施例は、本出願の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本出願の実施例に基づいて、当業者が創造的な努力をせずに思いつく他のすべての実施例は、いずれも本出願の保護範囲に属する。
特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本出願の技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有し、本明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定することを意図したものではなく、本出願の明細書、実用新案登録請求の範囲、及び上記図面の説明における「含む」及び「有する」という用語、並びにそれらのあらゆる変形は、非排他的な包含を覆うことを意図している。本出願の明細書及び実用新案登録請求の範囲又は上記図面における「第１の」、「第２の」などの用語は、異なる対象を区別するために使用され、特定の順序又はメインとサブの関係を記述するために使用されるものではない。
本明細書に言及される「実施例」は、実施例を結び付けて記述される特定の特徴、構造、又は特性が、本考案の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。明細書の様々な箇所に記載される該語句は、必ずしも全てが同じ実施例を指すものではなく、他の実施例と排他的な単一の実施例又は代替の実施例でもない。当業者は、本明細書に記載された実施例が他の実施形態と組み合わされてもよいことを明示的かつ暗示的に理解するであろう。
本明細書における「及び／又は」とは、単に関連対象を記述するための関連関係に過ぎず、３つの関係が存在してもよいことを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、単独のＡの場合、ＡとＢの両方の場合、単独のＢの場合という３つの場合を示してもよい。また、本明細書における「／」という符号は、前後の関連オブジェクトが「又は」という関係を意味することが一般的である。
＜実施例１＞
図１に示すように、本実施例は、セル２０と、セル２０を収容するための補強構造を有するハウジング組立体とを含むボタン電池１０を提供する。
補強構造を有するハウジング組立体は、ハウジング１００と、電気接続部材１３と、絶縁部材１４と、補強部材１５とを含む。
図２及び図４に示すように、ハウジング１００は、板状構造である第１のケース１１と、底壁及び底壁の縁に設置し、且つ上方に延びる側壁を含む第２のケース１２とを含み、第１のケース１１は、第２のケース１２の開口を覆い、セル２０を収容するためのキャビティが形成され、第１のケース１１に、キャビティと外部を連通させるための貫通孔１０１が設けられている。
具体的に、第２のケース１２には、開口平面１２２から突出する第１の突起１２１が設けられ、第１の突起１２１は、開口平面１２２と位置決め溝１２３を構成し、第１のケース１１が位置決め溝１２３に嵌め込まれると同時に、位置決め溝１２３に締まりばめ又は隙間嵌めされる。開口部に位置決め溝１２３を形成することにより、溶接時に第１のケース１１と第２のケース１２とが位置ずれすることを防止するとともに、溶接時に第１のケース１１と第２のケース１２との位置決めが容易になり、溶接効率及び溶接精度を向上させる。上記溶接は、レーザ溶接を用いるが、レーザ溶接が溶融溶接であるため、第１のケース１１と第２のケース１２との接触部が互いに溶融して溶接され、より優れているシール強度とシール性能を備えている。
具体的に、ハウジング１００の内面には、絶縁材料を塗布して形成された絶縁層が設けられている。第１のケース１１及び第２のケース１２の材質は、合金鋼、アルミニウム合金、鉄合金、銅合金、ニッケル合金、ステンレス鋼などのうちの一つ以上である。
具体的に、ハウジング１００には、注液孔１０２及び／又は防爆刻み目１０３がさらに設けられる。防爆刻み目１０３でのケースの薄肉化により強度が下がるため、電池の安全性に問題が発生し、多量のガスの発生により内圧が急増する場合、圧力が防爆刻み目１０３を破って圧力を排出し、安全弁の役割を果たし、電池の更なる熱暴走を防止する。注液孔１０２は、電解液の注入を容易し、注液孔１０２には、注液孔１０２を塞ぐための封止プラグ１０４が設けられている。ここで、防爆刻み目１０３の形状は、半円形、三日月形、Ｓ形、Ｖ形又はＸ形を含むが、これらに限定されない。
電気接続部材１３は、キャビティ内に配置されたセル２０を外部と電気的に接続するためのものである。貫通孔１０１内に、電気接続部材１３の投影が含まれる。電気接続部材１３は、軸方向Ｙの厚みが第１のケース１１の厚み以下であり、径方向Ｘの寸法が貫通孔１０１の寸法よりも小さく、電気接続部材１３と貫通孔１０１との同心度が１００％であり、電気接続部材１３は、貫通孔１０１内に収容されている。
具体的に、電気接続部材１３は、シート状であり、鋼合金、アルミニウム合金、鉄合金、銅合金、ニッケル合金、ステンレス鋼のうちの１つ又は複数を含むが、これらに限定されない。
絶縁部材１４は、第１のケース１１の内部のキャビティに設けられ、電気接続部材１３を第１のケース１１に固着するためのものである。絶縁部材１４には、貫通孔１４１が設けられており、貫通孔１４１と貫通孔１０１との同心度が１００％である。貫通孔１４１は、外方発射方向に向けて、順に、電気接続部材１３と、第１のケース１１とが固着されている。
具体的に、絶縁部材１４は、絶縁材料で形成され、絶縁材料は、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、セラミックのうちの１つ又は複数を含むが、これらに限定されない。固着の手段は、射出成形、接着剤結合、熱圧着複合、超音波溶接、粉体塗装硬化、高温硬化剤、硬化接着剤、高温焼結、または高周波加熱のうちの１つまたはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
補強部材１５は、貫通孔１０１内に一部が投影され、絶縁部材１４を介して第１のケース１１に固着されている。具体的に、前記補強部材１５には、前記貫通孔１０１の軸方向Ｙの投影面内に位置し、第２のケース１２との同心度が１００％である開孔１５１が設けられ、ここで、補強部材１５は、表面が絶縁処理された合金材料からなる環状構造であってもよく、セラミック材料、エポキシ樹脂、ガラス繊維又はマイカのうちの一つからなる環状構造であってもよい。
図５に示すように、セル２０は、第１の極片２１と、第２の極片２２と、第１のタブ２４と、第２のタブ２５と、セパレータ２３とを含む。
第１の極片２１と第２の極片２２の極性は反対であり、第１のタブ２４と第２のタブ２５の極性は反対である。第１のタブ２４は、第１の極片２１の箔をカットして得られるものであってもよく、第１の極片２１と同極性の金属プレートを第１の極片２１の箔に溶接して得られるものであってもよい。第２のタブ２５は、第２の極片２２の箔をカットして得られるものであってもよく、第２の極片２２と同極性の金属プレートを第２の極片２２の箔に溶接して得られるものであってもよい。ここで、溶接手段は、抵抗溶接と、超音波溶接と、レーザ溶接とを含むが、これらに限定されない。
セパレータ２３は、第１の極片２１と第２の極片２２との間に設けられ、第１の極片２１と第２の極片２２とを隔離し、ボタン電池１０内の電子が自由に通過できないようにすると共に、電解液中のイオンが第１の極片２１と第２の極片２２との間で自由に通過遮断できるようにするイオン通路を形成する。
ここで、セル２０は、第１の極片２１と、第２の極片２２と、セパレータ２３とを巻回して形成されるものである。第１の極片２１と、第２の極片２２と、セパレータ２３とが積層されて得られるものであってもよい。第２のケース１２の底壁に第２のタブ２５を溶接し、セル２０をケースに入れた後、第１のタブ２４を電気接続部材１３に溶接し、溶接手段は、抵抗溶接と、超音波溶接と、レーザ溶接とを含む。
図６に示すように、セル２０は、コネクタ２６をさらに含み、セル２０が複数の第１のタブ２４及び第２のタブ２５を含む場合、１つのコネクタ２６は、複数の第１のタブ２４に溶接され、セル２０は、コネクタ２６を介して電気接続部材１３に電気的に接続される。他方のコネクタ２６は、複数の第２のタブ２５に溶接され、セル２０は、コネクタ２６を介してハウジング１００に電気的に接続される。上記２つのコネクタ２６の極性が、溶接されるタブの極性と一致することは、理解できる。
＜実施例２＞
図７に示すように、本実施例の電気接続部材１３は、貫通孔１０１に収容され、且つ第１のケース１１との間に絶縁材料が充填された環状の隙間が形成される点で、実施例１と相違する。環状の隙間に絶縁材料を充填することにより、電気接続部材１３と第１のケース１１との構造強度を向上させることができるだけではなく、電気接続部材１３と第１のケース１１との間のシール性を向上させることができる。
その他は、実施例１と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例３＞
図８及び図９に示すように、本実施例の電気接続部材１３である金属プレートにボス１３１が設けられ、ボス１３１と金属プレートとが一体成形構造または溶接構造とする点で、実施例１と相違する。ボス１３１は、絶縁部材１４の貫通孔１４１と、補強部材１５の開孔１５１とを順に貫通する。ボス１３１は、径方向Ｘにおける寸法が補強部材１５の開孔１５１の寸法よりも小さく、軸方向Ｙにおける厚さが開孔１５１の厚さよりも大きい。電気接続部材１３にボス１３１を設けることで、電気接続部材１３の構造強度を向上させた。
その他は、実施例１と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例４＞
図１０に示すように、本実施例の絶縁部材１４と補強部材１５とがハウジング１００の外部に設けられる点で、実施例１と相違する。
その他は、実施例１と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例５＞
図１１に示すように、本実施例の電気接続部材１３である金属プレートにボス１３１が設けられ、ボス１３１と金属プレートとが一体成形構造または溶接構造とすること点で、実施例１と相違する。ボス１３１は、絶縁部材１４の貫通孔１４１と、補強部材１５の開孔１５１とを順に貫通する。ボス１３１は、径方向Ｘにおける寸法が補強部材１５の開孔１５１の寸法よりも小さく、軸方向Ｙにおける厚さが開孔１５１の厚さよりも大きい。電気接続部材１３にボス１３１を設けることで、電気接続部材１３の構造強度を向上させた。
その他は、実施例４と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例６＞
図１２に示すように、本実施例の貫通孔１０１が第２のケース１２に設けられ、電気接続部材１３が、ハウジング１００の内部に設けられた絶縁部材１４を介して第２のケース１２に固着され、補強部材１５がハウジング１００の内部に設けられた絶縁部材１４を介して第２のケース１２に固着される点で、実施例１と相違する。
その他は、実施例１と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例７＞
図１３に示すように、本実施例の絶縁部材１４が、ハウジング１００の外部に設けられ、補強部材１５が絶縁部材１４を介して第２のケース１２に固着され、ハウジング１００の外部に設けられる点で、実施例６と相違する。
その他は、実施例６と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例８＞
図１４に示すように、本実施例の電気接続部材１３である金属プレートにボス１３１が設けられ、ボス１３１と金属プレートとが一体成形構造または溶接構造とする点で、実施例７と相違する。ボス１３１は、絶縁部材１４の貫通孔１４１と、補強部材１５の開孔１５１とを順に貫通する。ボス１３１は、径方向Ｘにおける寸法が補強部材１５の開孔１５１の寸法よりも小さく、軸方向Ｙにおける厚さが開孔１５１の厚さよりも大きい。電気接続部材１３にボス１３１を設けることで、電気接続部材１３の構造強度を向上させた。
その他は、実施例７と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
＜実施例９＞
図１５に示すように、本実施例の電気接続部材１３である金属プレートにボス１３１が設けられ、ボス１３１と金属プレートとが一体成形構造または溶接構造とする点で、実施例６と相違する。ボス１３１は、絶縁部材１４の貫通孔１４１と、補強部材１５の開孔１５１とを順に貫通する。ボス１３１は、径方向Ｘにおける寸法が補強部材１５の開孔１５１の寸法よりも小さく、軸方向Ｙにおける厚さが開孔１５１の厚さよりも大きい。電気接続部材１３にボス１３１を設けることで、電気接続部材１３の構造強度を向上させた。
その他は、実施例６と同じであるため、ここでこれ以上説明しない。
上記内容は、本考案を具体的な好ましい実施形態に基づいて更に詳細に説明したが、本考案の具体的な実施がこれらの説明に限定されているとは考えられない。本考案が属する技術分野の当業者にとって、本考案の構想から逸脱することなく、様々な単純な推測や置換を行うことができ、いずれも本考案の保護範囲に属すると見なされるべきである。
１０ ボタン電池
１００ ハウジング
１１ 第１のケース
１２ 第２のケース
１２１ 第１の突起
１２２ 開口平面
１２３ 位置決め溝
１０１ 貫通孔
１３ 電気接続部材
１３１ ボス
１４ 絶縁部材
１４１ 貫通孔
１５ 補強部材
１５１ 開孔
１０２ 注液孔
１０３ 防爆刻み目
１０４ 封止プラグ
２０ セル
２１ 第１の極片
２２ 第２の極片
２３ セパレータ
２４ 第１のタブ
２５ 第２のタブ
２６ コネクタ
Ｘ 径方向
Ｙ 軸方向

Claims (5)

  1. 補強構造を有するハウジング組立体であって、
    第１のケース（１１）と、底壁と前記底壁の縁に設けられ且つ上方に延びる側壁とを含む第２のケース（１２）とを含み、前記第１のケース（１１）が前記第２のケース（１２）の開口部を覆い、前記第１のケース（１１）または前記第２のケース（１２）に貫通孔（１０１）が設けられ、前記第２のケース（１２）に開口平面（１２２）から突出する第１の突起（１２１）が設けられ、前記第１の突起（１２１）が、前記開口平面（１２２）と位置決め溝（１２３）を構成し、前記第１のケース（１１）が、前記位置決め溝（１２３）に嵌め込まれるハウジング（１００）と、
    投影が前記貫通孔（１０１）内に含まれ、且つ絶縁材料で充填された環状の隙間が形成された前記貫通孔（１０１）に収納される電気接続部材（１３）と、
    前記電気接続部材（１３）と前記ハウジング（１００）とを固着し、前記ハウジング（１００）の内部または外部に設けられる絶縁部材（１４）と、
    一部が前記貫通孔（１０１）内に投影され、前記絶縁部材（１４）を介して前記ハウジング（１００）に固着され、前記貫通孔（１０１）の軸線方向（Ｙ）の投影面内に位置する開孔（１５１）が設けられ、且つ表面が絶縁処理された合金材料からなる環状構造とする補強部材（１５）と
    を含むことを特徴とする補強構造を有するハウジング組立体。
  2. 前記電気接続部材（１３）に、径方向（Ｘ）に前記開孔（１５１）の寸法よりも小さい寸法を有し、軸方向（Ｙ）に前記開孔（１５１）の厚さよりも大きい厚さを有するボス（１３１）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の補強構造を有するハウジング組立体。
  3. 前記ハウジング（１００）に、注液孔（１０２）及び／又は防爆刻み目（１０３）が更に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の補強構造を有するハウジング組立体。
  4. 前記ハウジング（１００）の内面に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の補強構造を有するハウジング組立体。
  5. セル（２０）と、
    前記セル（２０）を収容する請求項１～４のいずれか一項に記載の補強構造を有する外装部品と
    を含むことを特徴とするボタン電池。
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