JP3713978B2 - 巻回型電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状に作成した正、負極板の間にセパレータを配して渦巻き状に積層した電池、特にその集電構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に円筒型電池またはそれに類する形状の電池は、その内部において正極板、負極板およびセパレータを積層して、これを巻回したものが挿入されている巻回型電池が多い。
【0003】
従来の巻回型電池の構造は、図15に示すように、互いに対向する正、負極板1、2とセパレータ3を重ね、前記両極板の各縁部5に複数個のタブ39を適当な間隔で固着し、これらを渦巻き状に積層した極板群4の各極板から出ている正、負極用のそれぞれのタブ39を一束ないし二束にまとめて一体とし、この束ねたタブ39を端子11の決められた位置の平坦部40に揃えて溶接し、接続していた。このため、この極板群の両側には空間41がある。
【0004】
一方、単電池の出力端子部11は、接続ターミナルを固定するためのねじ部42があり、単電池の両側にある蓋20の中央部から気密構造で貫通し、外に向けて突出させ、蓋20に対し圧接して取りつけられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような、巻回型電池の構造では、正、負極用のそれぞれのタブを一束ないし二束にまとめて一体となし、この一体に束ねたタブを決められた位置に揃えたとき、タブ同志が位置ズレしたり、外周部のタブは抵抗が大きくなったりしていた。また、タブを整形して束にするため、束になったタブと端子位置とが揃わないことが多く、組立工法が複雑で、きわめて難しい作業となっていた。
【0006】
一方、極板群の外周部はセパレータと極板の間で軸方向に滑りやすく、極板群と蓋との間にある空間部に向かって崩れやすい構造となっていた。また、単電池の端子部のねじ部にターミナルを嵌着して締め付けた際、端子部は締め付け力に抗しきれず、蓋との間でスリップして回動を起こすことがあった。
【0007】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、極板から端子までの接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、渦巻き状に巻回した極板群の両端面から正極、負極のそれぞれにリード板を突出させ、このリード板と集電板とが溶接されており、かつ集電板の蓋側にスペーサを備えた構成とすることにより、タブや端子との位置関係揃えるための調整をしながら、複雑な組立て作業を行う必要がなく、リード板の端側面に端子部と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池が実現できる。
【0009】
また、集電板を溶接した極板群を単電池の外ケースの中に絶縁保持して挿入し、前記極板群はスペーサによって挟持されている構成や、外ケースの両端開口部を密封する蓋と、この蓋を貫通しかつ気密構造を保持し蓋と絶縁されている端子部と、この端子部と係合しかつ前記蓋と係合固着されている絶縁体を有する構成により、極板群の崩れやすい外周部にスペーサを介在させて外ケースの中に納め、該外ケースの両端の開口部を密封する蓋の内面で挟持させることにより、極板群を外ケース内に安定保持することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0011】
図1〜4に示すように、互いに対向するシート状に作成した正極板1、負極板2の間にセパレータ3を配して渦巻き状に積層した極板群4において、このシート状に作成した正、負極板1,2の相反対する縁部5に連続または断続したリード板6を該縁部5より張り出して固着し、該リード板6の両端側7,8が前記極板1,2とともに巻き重ねたときにできる端側面9,10上に、単電池の出力用の正、負極端子11,12と接続された集電板13を当接して溶接し、極板から端子に至る接続経路を構築している。前記した正、負極板1、2の間にセパレータ3を配して、これを渦巻き状に丸め込むための中空の芯材22と該芯材22の両端に向けて相互に挿嵌する突起部23、24を前記端子部11,12より形成し、該突起部23,24は前記芯材22の両端との間に絶縁するキャップ25を介して挿着している。
【0012】
タブに代わるほぼ連続したリード板を極板の縁部に張り出して固着し、そのリード板の端側面が平滑になるように揃えて巻き、この端側面に、端子と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池を実現させている。
【0013】
なお、本実施例ではリード板を固着しているが、極板を構成している集電体の一部が極板群の縁部から張り出して、タブの代わりになっていても同様の作用効果を奏することができる。
【0014】
次に図5に示すように、前記した端子部11,12の外郭28を四角にカットし、この各カット面を平面29にしてこの一部に前記した集電板13の切り起こし部30をスポット溶接する。
【0015】
図6は、前記した集電板13を溶接した極板群4を単電池の外ケース14の中に絶縁保持して挿入し、該集電板13の両側にはスペーサA 15およびスペーサB 16を介在させ、前記外ケース14の両端17の開口部19を密封する蓋20の内面で挟持させる。この実施例では、該蓋20の密封手段は、前記外ケース14の両端17の周囲へ蓋20の外周を溶接して密封固着する。小型タイプの単電池では、外ケースと蓋の間にパッキンやシール材を介在させて、互いに加締めて密封固着させることもできる。また、中心の端子部11の密閉については、端子部11とスペーサB 16の間にOリング26を挿入し、さらにスペーサB 16と蓋20の間にもOリング27を介在させて、それぞれを密封させている。
【0016】
前記した図6および図7に示すように、単電池外ケース14の両端17の開口部19を密封する蓋20と、該蓋20に貫通し気密構造にて絶縁保持する端子部11と、該端子部11の外郭28を四角にカットした平面29と絶縁体16の中央裏面ボス18と嵌合し、該絶縁体16は前記蓋20と係合固着している。なお、前記スペーサB 16と該絶縁体16は、本実施例では一体化させている。
【0017】
次に図8に示すように、前記外ケース14の一方の端部17を内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部17aを設け、該エッジ部17aの内面に前記外ケース14の両端開口部19を密封する蓋20を内設させている。
【0018】
次に図7、8に示したように、前記蓋20は、前記端子部11を貫通させて、該蓋20との間にスペーサB 16を介在させ、かつ、このスペーサB 16の中央ボス31に歯車状の凹凸32を設け、またこの凹凸に対応して蓋20の中心部に同様の歯車状の凹凸33を配置して係合固着させている。前記した出力用の正、負極端子部11、12にターミナル取付用の座部12aとターミナル締め付け用ねじ部12bを設け、一方の極のねじ部外径を変えるか或いはねじ部の付け根12cの形状を変え、ターミナルの装着穴形状と対応させて正、負極用ターミナルが取りつけられようにしている。
【0019】
端側面に、端子と接続された集電板を溶接して、さらにこの集電板の両側から保持するようにスペーサを介在させて外ケースの中に納め、該外ケースの両端の開口部を密封する蓋の内面で挟持させることにより、極板群を外ケース内に安定保持させる。
【0020】
また、外ケースの一方の端部を内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部を設けているので、極板群を外ケースの他方の開口部から挿入したとき、該エッジ部の内面に当接して位置決めが出来、組立が簡略化できる。
【0021】
出力用の正、負極端子部のねじ部外径を変えるか或いはねじ部の付け根の形状を変えることによって、ターミナルの装着穴と形状を対応させて置くと、ターミナルの誤接線が防止できる。
【0022】
次に図9、10に示すように、蓋20には単電池の内部圧力を制御し外に解放する安全弁21を設けている。なお、前記蓋20のスラスト面はスペーサB 16と絶縁板34との間で挟持されている。さらに絶縁板34は蓋20と座金36およびプッシュナット35との間に挟持されている。すなわち端子部11の外郭28とプッシュナット35の間でスペーサB 16、Oリング27、蓋20、絶縁板34、座金36を締め付け挟持している。
【0023】
端子部と蓋との間には凹凸を設けて互いに係合固着させ、端子部にターミナルを締め付けるときに加わる回動を防止する。ただし、端子部や蓋はいずれも金属導電体であるため、直接の係合固着では蓋から外ケースを通じて反対側の異極端子部へ電気的に繋がり短絡するので、絶縁体を挟んで係合固着する必要がある。すなわち絶縁体を介して蓋に係合固着する端子部の構造を提供する。
【0024】
また、開口部の密封構造は、特に端子部と蓋の間を絶縁体を介してOリングでシールしたことで、極板群の両端に端子部を溶接して、その状況を確認後に外ケースの中へ挿入出来るようにした点で組立作業の信頼性が高められ、また絶縁機能とシール機能を分離して、単電池内部の極板群を支持する十分な強度をこの絶縁体に持たせ、Oリングに負担をかけない構造によって耐久的な信頼性が高められた。
【0025】
図11、12に示すように、単電池は、両端にある蓋20の外面を覆うように側板37a、37bを当接して、さらに前記外ケース14全体を覆い、側板37の一部にも係る収縮チューブ38を被せ、該収縮チューブ38を加熱して熱収縮させ、外ケース14や側板37に密着させて単電池の外面を包み込んでいる。
【0026】
該収縮チューブ38の表面には単電池の品名や型式No.注意事項などが印刷表示される。
【0027】
図13は、外ケース14から側板37aにかけて、収縮チューブ38がL字形に折れ込み、側板37aを蓋20に収縮固着させている状態を示す。
【0028】
図14は、単電池の正、負極端子11、12先端中心部を中央に向けて彫り込んだ穴部11aを設け、該穴部11aに温度検出素子43を装填している。
【0029】
単電池の端子先端中心部を中央に向けて彫り込んだ穴部に温度検出素子を装填しているので、単電池内部の温度状況が把握できる。特に端子内部は極板とリード板、集電板を通して接続されているので、温度変化の反応が敏感に反映される。
【0030】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リード板と集電板とが溶接されており、かつ集電板の蓋側にスペーサを備えた構成とすることにより、タブや端子との位置関係揃えるための調整をしながら、複雑な組立て作業を行う必要がなく、リード板の端側面に端子部と接続された集電板を溶接することにより、極板から端子に至る接続経路を、簡単にして確実で安定した構造の単電池が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の極板群の構成図
【図2】同極板群の巻回後の断面図
【図3】本発明の極板群と端子部および集電板の部品構成図
【図4】同極板群の部品取付後の一部拡大断面図
【図5】本発明の端子に集電板を溶接した構成図
【図6】本発明の単電池の構成部品図
【図7】本発明の端子とスペーサと蓋の嵌合構成を示す部品構成図
【図8】本発明の単電池の一部拡大断面図
【図9】本発明の単電池の断面図
【図10】本発明の単電池の一部拡大断面図
【図11】本発明の単電池の構成部品図
【図12】本発明の単電池の斜視図
【図13】同一部拡大断面図。
【図14】本発明の端子部の一部拡大断面図
【図15】従来の単電池の一部拡大断面図
【符号の説明】
1 正極板
2 負極板
3 セパレータ
4 極板群
5 縁部
6 リード板
7、8 リード板の両端側
13 集電板
14 外ケース
15 スペーサA
16 絶縁体(スペーサB)
20 蓋
Claims (9)
- 正極板と負極板の間にセパレータを配して積層し、これを渦巻き状に巻回した極板群を備え、この極板群を外ケースに収納し、この外ケースの両端を蓋を用いて密閉した巻回型電池であって、前記極板群の両端面から正極、負極のそれぞれにリード板を突出させ、このリード板と集電板とが溶接されており、前記集電板の蓋側にスペーサを備え、前記蓋を貫通しかつ気密構造を保持し蓋と絶縁されている端子部と、前記端子部と係合しかつ前記蓋と係合固着されている絶縁体を有することを特徴とする巻回型電池。
- 集電板を溶接した極板群を単電池の外ケースの中に絶縁保持して挿入し、前記極板群はスペーサによって挟持されていることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- 外ケースの一方の端部には、内側に向けてほぼ直角に折り曲げたエッジ部を設け、このエッジ部の内面に蓋を内接させることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- 端子部と絶縁体との間にOリングを介し、前記絶縁体と蓋との間にOリングを介在させることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- スペーサと絶縁体を一体化させることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- 極板群の中心には中空の芯材を備え、この芯材の両端には端子部が嵌合されていることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- 芯材と端子部の間に絶縁材を介在させたことを特徴とする請求項6記載の巻回型電池。
- 端子部に穴部を設け、この穴部に温度検出素子を装填されていることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
- 正極および負極の端子部に設けられたねじ部の外径或いは前記ねじ部の付け根の形状が異なることを特徴とする請求項1記載の巻回型電池。
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