JP4764066B2 - Method for manufacturing storage battery lid - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電池の蓋体の電極ロッド貫通部におけるシール性強化技術に関する。 The present invention relates to a technique for enhancing sealing performance in an electrode rod penetrating portion of a lid of a storage battery.
自動車機器の電気・電子化に伴って二次電池、電解コンデンサー、キャパシタなど充電可能な電気品(これらを蓄電池と呼ぶ)の用途が増加しつつある。
蓄電池は、密閉ケースに蓄電素子を収納し、この蓄電素子から電極を介して電気エネルギーを取り出すため、電極は密閉ケースの蓋体を貫通して突出させる必要がある。
The use of rechargeable electrical products such as secondary batteries, electrolytic capacitors and capacitors (referred to as storage batteries) is increasing along with the electrical and electronic use of automobile equipment.
In the storage battery, the storage element is housed in a sealed case, and electrical energy is taken out from the storage element through the electrode. Therefore, the electrode needs to protrude through the lid of the sealed case.
蓋体と電極との間のシール(封止)が重要となり、シール構造が各種提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
図12は従来の技術の基本構成を説明する図であり、この蓄電池100は、アルミニウム製筒体101の端部に、かしめ法によりアルミニウム製蓋体102を固定し、この蓋体102に樹脂製封口部材103を介してアルミニウム製端子104を固定することを特徴とする。
FIG. 12 is a diagram for explaining the basic structure of the prior art. In this
樹脂には軟質樹脂と硬質樹脂とがあるが、樹脂製封口部材103は構造部品であるため、硬質樹脂を使用する。硬質樹脂は強度が大きい反面、弾力性に乏しい。
The resin includes soft resin and hard resin. Since the
ところで、端子104に、想像線で示すハーネス105をボルト106で取付けると、図左右方向及び上下方向の外力が必然的に加わる。
加えて、アルミニウムと樹脂とでは、熱膨張などの物性が異なり、長期間使用すると、微細な隙間が発生する。この微細な隙間は外力により大きな亀裂に成長し、筒体内に充填してある電解液が漏れるなど、不都合が生じる。
By the way, when the
In addition, aluminum and resin have different physical properties such as thermal expansion, and fine gaps occur when used for a long time. The fine gap grows into a large crack due to external force, causing problems such as leakage of the electrolyte filled in the cylinder.
そこで、樹脂製封口部材103とアルミニウム製蓋体102との間や樹脂製封口部材103とアルミニウム製端子104との間に、ゴム系シール部材としてのOリングを介在させる構造が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
図13はOリングを使用した従来の技術の構造図であり、金属製の蓋111に凹部112を形成し、この凹部112の下方に小径凹部113を形成し、この小径凹部113に続けて貫通穴114を形成する。そして、貫通穴114に電極ロッド115を通し、この電極ロッド115にOリング116を嵌め、このOリング116を小径凹部113へも嵌合する。電極ロッド115の上部に端子118を接続し、最後に凹部112に樹脂製封口剤117を充填し、固めることを基本構造とする。
FIG. 13 is a structural diagram of a conventional technique using an O-ring. A
経年変化により、金属製の蓋111と樹脂製封口剤117の間や金属製の電極ロッド115と樹脂製封口剤117との間に微細な隙間ができても、Oリング116のシール作用で液漏れを防止することができる。
Even if a minute gap is formed between the
しかし、Oリング116は別部品であり、Oリング116の付け忘れが発生する危険性がある。Oリング116を付け忘れても、当分の間は樹脂製封口剤117がシール性を発揮するため、Oリング116の付け忘れ欠陥に気づくのが遅れる。そのため、改善の余地がある。
そこで、Oリングの付け忘れを防止することのできる技術が求められる。
However, the O-
Therefore, a technique capable of preventing forgetting to attach the O-ring is required.
本発明は、蓄電池の封止部においてOリングに相当するゴム系シール材の付け忘れを確実に防止することのできる技術を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the technique which can prevent reliably forgetting to attach the rubber-type sealing material equivalent to an O-ring in the sealing part of a storage battery.
本発明者等は、ゴム系シール材の付け忘れを防止するために、蓄電池の蓋体に付設する樹脂に、ゴム系シール材をゴム用接着剤で接着してみた。ところが、樹脂(PET系樹脂)は強い撥水性を発揮するため、接着強度が小さく、実用に供することができないことが分かった。 In order to prevent forgetting to attach the rubber-based sealing material, the present inventors tried to bond the rubber-based sealing material to a resin attached to the lid of the storage battery with a rubber adhesive. However, since the resin (PET resin) exhibits strong water repellency, it has been found that the adhesive strength is small and it cannot be put to practical use.
そこで、本発明者等は実用に供することができる技術を確立するために次の実験を行った。
図1は本発明で使用する樹脂被覆金属板の断面図であり、金属板31にPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム32をラミネートした樹脂被覆金属板30を複数枚準備する。
金属板31は、0.5mm×20mm×150mmのアルミニウム(A3004−H12)板とした。また、PETフィルム32の厚さは30μmとした。図中、Lが150mm、図面表裏方向の寸法が20mmとなる。
Therefore, the present inventors conducted the following experiment in order to establish a technique that can be put to practical use.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin-coated metal plate used in the present invention. A plurality of resin-coated
The
図2は本発明に係るサンプルの断面図である。
(a):比較例1のためのサンプルは、PETフィルム32に直接EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)シート38(以下、ゴムシート38という。)を載せ、180℃の条件下で10分間圧着して得た。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a sample according to the present invention.
(A): A sample for Comparative Example 1 is obtained by placing an EPDM (ethylene propylene diene rubber) sheet 38 (hereinafter referred to as a rubber sheet 38) directly on a
(b):比較例2のためのサンプルは、PETフィルム32にPPT(ポリプロピレンテレフタレート系)樹脂を塗布して110℃、10分間の条件で乾燥させて、PPT樹脂層39を形成した。このPPT樹脂は、従来から使用されてきたPET用融着剤である。
次に、PPT樹脂層39に、ゴムシート38を載せ、180℃の条件下で10分間圧着してサンプルを得た。
(B): For the sample for Comparative Example 2, a
Next, a
(c):比較例3のためのサンプルは、PETフィルム32にPPT樹脂を塗布して110℃、10分間の条件で乾燥させて、PPT樹脂層39を形成した。
次に、PPT樹脂層39にイミド系接着剤(米国Lord社製 CHEMLOK 253X相当)を塗布し、80℃、10分の条件で乾燥させて、接着剤層33を形成した。
この接着剤層33にゴムシート38を載せ、180℃の条件下で10分間圧着してサンプルを得た。
(C): In the sample for Comparative Example 3, a
Next, an imide adhesive (corresponding to CHEMLOK 253X manufactured by Lord USA) was applied to the
A
(d):実施例1のためのサンプルは、PETフィルム32にイミド系接着剤(米国Lord社製 CHEMLOK 253X相当)を塗布し、80℃、10分の条件で乾燥させて、接着剤層33を形成した。
次に、接着剤層33にゴムシート38を載せ、180℃の条件下で10分間圧着してサンプルを得た。
(D): The sample for Example 1 was obtained by applying an imide-based adhesive (corresponding to CHEMLOK 253X, manufactured by Lord USA) to the
Next, a
図3は引き剥がし強度の測定原理図であり、幅(図表裏方向の寸法)が20mmで、長さLが150mmであるサンプルを対象に、ゴムシート38を引き剥がしたときの力F(N)を、引き剥がし強度と定義する。図は図2(a)のサンプルについて説明したが、図2(b)〜(d)も同様に測定する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the measurement principle of the peel strength, and the force F (N) when the
図4は測定結果のグラフであり、比較例1(図2(a)参照)では、引き剥がし強度は0.1Nであり、図2(a)に示すゴムシート38はPETフィルム32に殆ど接着していなかった。
比較例2(図2(b)参照)では、引き剥がし強度は3.2Nであり、図2(b)に示すゴムシート38とPPT樹脂層39の間で剥離が発生していた。
FIG. 4 is a graph of measurement results. In Comparative Example 1 (see FIG. 2A), the peel strength is 0.1 N, and the
In Comparative Example 2 (see FIG. 2B), the peel strength was 3.2 N, and peeling occurred between the
比較例3(図2(c)参照)では、引き剥がし強度は44.8Nであり、図2(c)に示すPPT樹脂層39と接着剤層33の間で一部剥離が発生していた。
実施例1(図2(d)参照)では、引き剥がし強度は58.2Nであり、図2(d)に示すゴムシート38と接着剤層33の間で剥離が発生していた。
In Comparative Example 3 (see FIG. 2C), the peel strength was 44.8 N, and partial peeling occurred between the
In Example 1 (see FIG. 2D), the peel strength was 58.2 N, and peeling occurred between the
比較例2の結果から、PPT樹脂はPET樹脂とは相性が良いが、EPDMゴムとは相性が悪く、接着性が期待できないことが確認できた。
また、比較例3の結果から、PPT樹脂が流動化して接着性を低下させたと推定される。
実施例1は、PPT樹脂を使用しないで、イミド系接着剤だけを採用したので、好ましい接着性能が得られた。
From the results of Comparative Example 2, it was confirmed that the PPT resin has good compatibility with the PET resin, but has poor compatibility with the EPDM rubber, and the adhesiveness cannot be expected.
Moreover, it is estimated from the result of Comparative Example 3 that the PPT resin was fluidized to reduce the adhesiveness.
In Example 1, since only an imide-based adhesive was used without using a PPT resin, preferable adhesive performance was obtained.
以上の成果に基づいて実用化した本発明は次の通りである。
請求項1に係る発明は、金属板にPETフィルムをラミネートした樹脂被覆金属板で蓋体を構成し、この蓋体に穴を開け、この穴を囲うようにゴム製環状部材を一体的に取付け、このゴム製環状部材で電極ロッド貫通部における気密を保つようにする蓄電池の蓋体において、前記樹脂被覆金属板に穴を開ける工程と、この穴を囲う前記PETフィルム上に少なくともイミド系接着剤を塗布し、乾燥させることで接着剤層を形成する工程と、この接着剤層を含む樹脂被覆金属板を成形用型にセットする工程と、成形用型にゴム系溶融材料を射出してゴム製環状部材を成形する工程と、成型用型を外して蓋体を得る工程とからなることを特徴とする。
The present invention put into practical use based on the above results is as follows.
According to the first aspect of the present invention, a lid is constituted by a resin-coated metal plate obtained by laminating a PET film on a metal plate, a hole is formed in the lid, and a rubber annular member is integrally attached so as to surround the hole. A step of making a hole in the resin-coated metal plate in the lid of the storage battery so as to keep the air tightness in the electrode rod penetrating portion with the rubber annular member, and at least an imide-based adhesive on the PET film surrounding the hole A step of forming an adhesive layer by applying and drying, a step of setting a resin-coated metal plate including the adhesive layer in a molding die, and injecting a rubber-based molten material into the molding die to form rubber It is characterized by comprising a step of forming an annular member and a step of removing a molding die to obtain a lid.
請求項1に係る発明では、イミド系接着剤を採用した。このイミド系接着剤はPETフィルムに対して接着強度が高く、且つゴム製環状部材に対して接着強度が高い。この結果、PETフィルムにゴム製環状部材を強固に接着することができる。
Oリングに相当するゴム製環状部材を蓋体に一体的に付設することができるため、ゴム製環状部材の付け忘れや紛失を心配する必要がない。
In the invention according to
Since the rubber annular member corresponding to the O-ring can be integrally attached to the lid, there is no need to worry about forgetting to attach or losing the rubber annular member.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、蓄電池は円筒型蓄電池、角型蓄電池の両方を対象とするが、以下の例では角型蓄電池を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, although a storage battery targets both a cylindrical storage battery and a square storage battery, the following example demonstrates a square storage battery.
図5は本発明に係る蓄電池の斜視図であり、蓄電池10は、コルゲート(波形にした)筒体11の上部開口を蓋体12で閉じ、筒体11の下部開口は底蓋13で閉じてなる密閉ケースである。なお、底蓋13は、深絞り法によって筒体11と同時成形してもよい。14は電極ロッド、15はゴム製環状部材である。
FIG. 5 is a perspective view of the storage battery according to the present invention. In the
図6は本発明に係る蓄電池の要部断面図であり、蓋体12に穴16を開けるとともにこの穴16を囲うように環状部材15を設け、蓋体12の一方の側(図では下方)に集電板17を配置し、この集電板17から延ばした電極ロッド14を穴16から突出させ、蓋体12の他方の側(図では上方)に押圧板18を配置し、この押圧板18と集電板17とで環状部材15を挟むことで、蓋体12に電極ロッド14を固定する構造を示す。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the storage battery according to the present invention, in which a
なお、押圧板18は座金に相当する金属板であり、電極ロッド14に設けたねじ部21にナット22をねじ込むことで環状部材15を押圧する。
また、集電板17は蓄電素子19に蓄えた電気エネルギーを集める役割は果たす金属板である。
The
The
図7は本発明に係る蓄電池の要部の分解図であり、電極ロッド14の基部に、電極ロッド14の径dより大径で且つ蓋体12の厚さtより厚い、厚さTの鍔部23を設け、この鍔部23で押圧板18を受けさせるようにする。
また、環状部材15は、鍔部23の厚さTより若干厚いネック部25と、鍔部23の厚さTより十分に厚い頭部26とからなる、いわゆるこけし形の断面を呈し、弾性に富むゴムで構成する。
FIG. 7 is an exploded view of the main part of the storage battery according to the present invention. The base of the
Further, the
図8は図7の作用図であり、環状部材15へ下から電極ロッド14を貫通させ、押圧部材18を載せ、ねじ部21にナット22を掛けてねじ込む。このねじ込み作業は押圧部材18が鍔部23に載って止まるまで実施する。ねじ込みが終わった時点では、ネック部25が若干圧縮されてシール性を発揮する。同時に、頭部26は大きく圧縮され、ポイントP1で第1次シール部を構成し、ポイントP2で第2次シール部を構成し、ポイントP3で第3次シール部を構成する。
FIG. 8 is an operation diagram of FIG. 7. The
内部の電解液やガスは矢印(1)のごとく蓋体12と集電板17との間に到る。環状部材15は弾性に富むゴム板であるため、隙間が発生する心配がなく、シール性能を保つことができる。
経年変化によって、ネック部25のシール性能が低下したときでも、ポイントP1〜P3でシール性能を維持することができる。この結果、蓄電池の寿命を延ばすことができる。
The internal electrolyte and gas reach between the
Even when the sealing performance of the
なお、環状部材15は、実施例のようにネック部25と頭部26とで構成する他、全体を均一の厚さにすること又はネック部25の途中に厚肉部を設けてもよく、環状部材15は、全体又は一部が鍔部23より厚いゴム板であればよい。
In addition, the
以上の構成からなるゴム製環状部材15を備える蓋体12の製造方法を次に述べる。
図9は本発明に係る蓋体の製造フロー図である。
(a)は樹脂被覆金属板に穴を開ける工程の説明図であり、アルミニウムなどの金属板31に、30〜100μm厚さのPETフィルム32、32をラミネートした樹脂被覆金属板30を準備し、この樹脂被覆金属板30に貫通穴37及び電極ロッドを貫通させるための穴16を開ける。
A method for manufacturing the
FIG. 9 is a manufacturing flow diagram of the lid according to the present invention.
(A) is explanatory drawing of the process of making a hole in a resin-coated metal plate, and a resin-coated
樹脂被覆金属板30の平面図を図11に示す。同図に示すとおり、樹脂被覆金属板30の中央に穴16を開け、この穴16を囲むように複数個の貫通穴37を配置したことを示す。これらの貫通穴37はゴム製環状部材15(図10参照)の固定性能を高めるために開けた。
A plan view of the resin-coated
図9に戻って、(b)は接着剤層形成工程の説明図であり、穴16を囲うPETフィルム32、32上にイミド系接着剤を塗布し、80℃、10分間の条件で乾燥させることで接着剤層33、33を形成する。
Returning to FIG. 9, (b) is an explanatory diagram of the adhesive layer forming step, where an imide-based adhesive is applied on the
(c)は射出工程の説明図であり、接着剤層33、33を含む樹脂被覆金属板30の要部を成形用型34にセットする。そして、射出シリンダ35からキャビティ36へゴム系溶融材料を射出する。
(C) is an explanatory view of the injection process, in which the main part of the resin-coated
図10は完成した蓋体の要部断面図であり、成型用型を外した蓋体12には、こけし断面形状のゴム製環状部材15を一体的に形成できたことを示す。
そして、このゴム製環状部材15は、接着剤層33、33の作用により、PETフィルム32、32に強固に接合する。
加えて、ゴム製環状部材15の一部が、貫通穴37に流れ込んで固化したため、機械的な結合が得られる。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the completed lid, and shows that the rubber
The rubber
In addition, since a part of the rubber
すなわち、ゴム製環状部材15は、接着剤層33、33による接着作用と、貫通穴37による機械的結合作用とにより、強固に蓋体12に極めて強固に結合し、使用中に蓋体12から外れる心配はない。
That is, the rubber
尚、本発明の蓄電池は、二次電池、電解コンデンサー、キャパシタなど充電可能な電気品であれば、種類は問わない。 The storage battery of the present invention is not limited as long as it is a rechargeable electrical product such as a secondary battery, an electrolytic capacitor, or a capacitor.
本発明は、電極ロッドを蓋体から突出させる蓄電池に好適である。 The present invention is suitable for a storage battery in which an electrode rod protrudes from a lid.
10…蓄電池、11…筒体、12…蓋体、14…電極ロッド、15…ゴム製環状部材、16…穴、30…樹脂被覆金属板、31…金属板、32…PETフィルム、33…接着剤層、34…成型用型、35…射出シリンダ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記樹脂被覆金属板に穴を開ける工程と、この穴を囲う前記PETフィルム上に少なくともイミド系接着剤を塗布し、乾燥させることで接着剤層を形成する工程と、この接着剤層を含む樹脂被覆金属板を成形用型にセットする工程と、成形用型にゴム系溶融材料を射出してゴム製環状部材を成形する工程と、成型用型を外して蓋体を得る工程とからなることを特徴とする蓄電池の蓋体の製造方法。 A lid is constituted by a resin-coated metal plate obtained by laminating a PET film on a metal plate, a hole is formed in the lid, and a rubber annular member is integrally attached so as to surround the hole, and an electrode is formed by the rubber annular member. In the lid of the storage battery that keeps the air tightness in the rod penetration part,
A step of forming a hole in the resin-coated metal plate, a step of forming an adhesive layer by applying and drying at least an imide-based adhesive on the PET film surrounding the hole, and a resin including the adhesive layer It consists of a step of setting a coated metal plate in a molding die, a step of injecting a rubber-based molten material into the molding die to form a rubber annular member, and a step of removing the molding die to obtain a lid. The manufacturing method of the cover body of the storage battery characterized by these.
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