JP4027561B2 - 電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）等の駆動用に用いられる電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＶやＨＥＶに用いられる駆動用２次電池には、リチウムイオン電池等が用いられている。このような電池では、セパレータを挟んで正極および負極をシート状に積層し、その積層したものをロール状に巻いて電極積層体としている。そして、電極積層体を金属製の外装缶に収め、その外装缶に絶縁材を介して金属製上蓋を取り付けることによって電池を構成している。電極積層体の両端（外装缶底側および上蓋側）には絶縁板が設けられており、電極積層体の正極側は正極リード材を用いて上蓋側に接続され、負極側は負極リード材を用いて外装缶に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この電池は車両に搭載されるので、走行時には常に振動が加わることになる。しかし、上述した従来の電池では、電極積層体は外装缶内部に収納されているだけであって、外装缶側または上蓋側に支持固定されているわけではない。そのため、振動により電極積層体の両端面が絶縁板と衝突したり擦れたりするおそれがあった。
【０００４】
本発明の目的は、電池容器内に電極積層体を収納する構造の電池において、振動により電極積層体の両端面が絶縁板と衝突したり擦れたりするのを防止することができる電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１〜４および図６に対応付けて説明する。
（１）請求項１の発明は、セパレータ２３を挟んで積層されたシート状正極材２１ａおよび負極材２２ａを棒状の芯材３を軸としてロール状に巻いて芯材３に固設した電極積層体２を、中空筒状の電池容器１，７に収納して成る電池であって、電池容器１，７内において、芯材３の一端を軸方向にのみ移動可能に拘束するとともに芯材３の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたことにより上述の目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電池において、電池容器１，７は、開口を有する有底筒状の外装缶１と、開口を覆うように取り付けられる蓋７とから成り、外装缶１の底部により芯材３の一端を軸方向にのみ移動可能に拘束し、蓋７により芯材３の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたものである。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載の電池において、芯材３をロール状電極積層体２の中心部に固設し、蓋７の中央部分で芯材３の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたものである。
【０００６】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、電極積層体に芯材を固設し、その芯材の一端を軸方向にのみ移動可能に拘束するとともに、芯材の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたので、電極積層体は芯材を介して電池容器内に支持され、電池に振動が加わっても電極積層体がずれることがない。さらに、芯材の一端を弾性的に支持しているので、電池容器が芯材の軸方向に僅かに変形した場合でも、弾性材が伸縮することにより芯材の支持を安定に保つことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜３は本発明による電池の一実施の形態を示す図であり、図１は電池の断面図であり、図２は図１のＡ部の拡大図、図３は図１のＢ部の拡大図である。電池の負極を兼ねる外装缶１の内部には、樹脂製の芯材３を軸としてロール状に巻かれた電極積層体２が収納されている。管状の芯材３の両端には、正極リング４および負極リング５が挿入されて嵌合するように固定されている。
【０００９】
電極積層体２は、図４に示すようにフィルム状の正極材２１および負極材２２をセパレータ２３を挟んでロール状に巻き付けたものである。正極材２１はアルミニウムの正極シート２１ａの表裏に正極活物質２１ｂを薄く形成したものであり、負極材２２は銅の負極シート２２ａの表裏に負極活物質２２ｂを薄く形成したものである。負極シート２２ａにはロール状電極積層体２の一方の端面から伸延する接続部２２ｃが多数形成されており、各接続部２２ｃはハンダ付け等により図３の負極リング５に接続される。同様に、正極シート２１ａにも接続部２１ｃが多数形成され、各接続部２１ｃは正極リング４に接続される。
【００１０】
図３に示すように、芯材３の下端部分に外挿された負極リング５の下面には、負極リード材６が溶接されており、この負極リード材６を外装缶１の底部にスポット溶接する。これにより、負極リング５は負極リード材６を介して外装缶１と電気的に接続される。負極リング５の外縁部は、図示下側に突出するような円筒状になっており、この円筒状部分５ａの外周面に電極積層体２の接続部２２ｃが接続されている。なお、負極リード材６を外装缶１の底部にスポット溶接する際には、溶接電極の一方を管状芯材３の管部分に挿入して溶接を行う。
【００１１】
一方、図２に示すように、正極リング４の中心部分には、下方に突出する円筒部４ｂが形成されており、この円筒部４ｂが芯材３の管部に内挿される。また、正極リング４の外縁部には、上方に突出する円筒部４ａが形成されており、この円筒部４ａの外周面に上述した電極積層体２の接続部２１ｃが接続される。７は外装缶１の開口部を閉じるように設けられた上蓋部であり、上蓋部７の上蓋ケース７ａには、正極端子を構成する上蓋キャップ７ｂが設けられている。上蓋キャップ７ｂと上蓋ケース７ａとの間には安全弁７ｃが設けられ、外装缶１内部のガス圧が所定値以上となったならばこの安全弁７ｃが開く。なお、上蓋キャップ７ａに形成された孔７ｄは、安全弁７ｃが開いた際のガス逃がし用の孔である。
【００１２】
上蓋部７は予めサブアッセンブルされており、上蓋ケース７ａの下面には正極リード材８Ａが設けられている。一方、正極リング４にも正極リード材８Ｂが設けられており、正極リード材８Ａと正極リード材８Ｂとを接続部Ｊで接続した後に、上蓋部７を図２のように外装缶１に固定する。この外装缶１と上蓋部７との接続部にはガスケット９が設けられ、このガスケット９は、外装缶１と上蓋部７との間をシールするとともに、これらの間を電気的に絶縁する役目も兼ねている。
【００１３】
また、正極リング４の円筒部４ａと上蓋ケース７ａとの間には、フランジ付円筒形状の弾性部材（例えば、ゴム部材）１０が介挿されており、この弾性部材１０を僅かに圧縮させた状態で上蓋ケース７ａを取り付ける。その結果、芯材３は、外装缶１の底部に溶接された負極リード材６と上蓋ケース７ａとの間に、正極リング４および弾性部材１０を介して挟持されることになる。このとき、芯材３の下端部分は、負極リング５の中央部の穴部分に嵌挿されているため、振動等が加わっても横ズレすることが無く、外装缶底部に固定的に支持されている。一方、芯材３の上端部は、正極リング４および弾性部材１０を介して上蓋ケース７ａにより弾性的に支持されている。
【００１４】
このように、本実施の形態の電池では、電極積層体２に芯材３を設け、その芯材３を外装缶１の底部と上蓋部７との間に挟持し、かつ、弾性体１０を設けて芯材３の上端部分を弾性的に支持するようにしたので、電池に振動が加わっても電極積層体２が軸方向にずれることがない。また、芯材３の一端を弾性的に支持しているため、電極積層体２から発生するガスにより内圧が高くなって外装缶底部が外側に膨らむようなことがあっても、弾性体１０によって芯材３が下方に押しつけられ、電極積層体２が軸方向にずれたりしない。
【００１５】
図５は上述した電池の変形例を示す図であり、ガスケット１９は、図２に示したガスケット９と弾性材１０との役目を兼ねている。すなわち、外装缶１と上蓋部７との間のシールおよび電気的絶縁の役目に加えて、このガスケット１９により正極リング４の上端部分を弾性的に支持している。また、図６（ａ）に示すように、弾性材３０を上蓋部７の中央部に設けるようにしても良い。この場合、図６（ｂ）に示すように、正極リード材８Ａ，８Ｂを渦巻き状に形成して弾性材１２９と干渉しないようにする。このような図５および図６に示すような電池においても、上述した電池と同様の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電池の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のＢ部拡大図である。
【図４】電極積層体２の斜視図である。
【図５】図１に示す電池の第１の変形例を示す図であり、正極部分の断面図である。
【図６】図１に示す電池の第２の変形例を示す図であり、（ａ）は正極部分の断面図であり、（ｂ）は正極リード材８Ａ，８Ｂを示す図。
【符号の説明】
１ 外装缶
２ 電極積層体
３ 芯材
４ 正極リング
５ 負極リング
６ 負極リード材
７ 上蓋部
８Ａ，８Ｂ 正極リード材
９，１９ ガスケット
１０，３０ 弾性部材

Claims (3)

1. セパレータを挟んで積層されたシート状正極材および負極材を棒状の芯材を軸としてロール状に巻いて前記芯材に固設した電極積層体を、中空筒状の電池容器に収納して成る電池であって、
   前記電池容器内において、前記芯材の一端を軸方向にのみ移動可能に拘束するとともに前記芯材の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたことを特徴とする電池。
2. 請求項１に記載の電池において、
   前記電池容器は、開口を有する有底筒状の外装缶と、前記開口を覆うように取り付けられる蓋とから成り、前記外装缶の底部により前記芯材の一端を軸方向にのみ移動可能に拘束し、前記蓋により前記芯材の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたことを特徴とする電池。
3. 請求項２に記載の電池において、
   前記蓋の中央部分で前記芯材の他端を軸方向に弾性的に支持するようにしたことを特徴とする電池。

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