JP4769019B2

JP4769019B2 - 蓄電池

Info

Publication number: JP4769019B2
Application number: JP2005144741A
Authority: JP
Inventors: 茂樹小山; 将之石井; 寛藤本; 寛治黒田; 義明由井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-05-17
Also published as: JP2006324072A

Description

本発明は、蓄電池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。

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。

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。）。
特開２０００−１５０３２４公報（図３）

図５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。

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。

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。

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。）。
特開平８−６９７８３号公報（図３）

図６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。

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。

Ｏリング１１６は、原理的に電極ロッド１１５の外周面を巡る線又はごく細い帯で、シール線又はシール面を構成する。電極ロッド１１５やＯリング１１６に傷がある又は発生すると、この傷を介して液漏れが発生する。この傷は加工、組立、経年変化の何れでも発生する可能性がある。
実用的には、シール面の面積を拡大して、傷の影響を受けにくくすることが望ましい。

本発明は、蓄電池の封止部においてシール面の面積を拡大することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、筒体に蓄電素子と集電板を収納し、前記筒体の開口を、縁が樹脂製環状部材で囲まれた電極ロッド貫通穴を有する蓋体で閉じる蓄電池であり、
前記蓋体で閉じる際、前記集電板と前記樹脂製環状部材との間に円板シール部材を介在させ、蓋体と集電板が平行になるように配置して閉じることにより電極貫通部の気密を保つ蓄電池であって、
前記円板シール部材は、ゴムシートの上下面にＰＥＴフィルムを積層して一体化した三層構造体で構成し、
一方のＰＥＴフィルムは金属製の集電板に熱融着し、他方のＰＥＴフィルムは樹脂製環状部材に熱融着することで気密作用を発揮させることができるように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、蓋体側の樹脂製環状部材とその下の集電板との間に円板シール部材を挟む。円板シール部材は面積が大きいため、Ｏリングに比較して飛躍的にシール面の面積を増大させることができる。
電極ロッドの軸方向の変位に対しては、ゴムシートの厚さが弾性的に変化するため、十分に追従させることができる。電極ロッドの軸直角方向の変位に対しては、ゴムシートの剪断変形（ずれ）により、追従させることができる。

金属や樹脂にゴム材を接着する手法は知られている。しかし、この手法で用いる接着成分が、電解液に用いる有機溶媒に対し、溶解、溶出を起こし、電解液の漏出あるいはコンデンサ特性の悪化を引き起こす場合がある。このような不具合を本発明では解消できるという効果が得られる。

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。

図１は本発明に係る蓄電池の斜視図であり、蓄電池１０は、コルスゲート（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は樹脂製環状部材である。

図２は本発明に係る蓄電池の要部断面図であり、筒体１１に蓄電素子１９と集電板１７を収納し、筒体１１の開口を、縁が樹脂製環状部材１５で囲まれた電極ロッド貫通穴１６（以下、穴１６と略記する。）を有する蓋体１２で閉じる蓄電池１０であり、蓋体１２で閉じる際、集電板１７と樹脂製環状部材１５との間に円板シール部材２３を介在させ、蓋体１２と集電板１７が平行になるように配置して閉じることにより電極貫通部の気密を保つ蓄電池１０の上部構造を示す。

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。

図３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を囲うように樹脂製環状部材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から突出可能にし、蓋体１２の他方の側（図では上方）に押圧板１８を配置する。

そして、樹脂製環状部材１５と集電板１７との間に、円板シール部材２３を介在させる。この円板シール部材２３は、ゴムシート２４の上下面にＰＥＴフィルム２５、２６を積層して一体化した三層構造体である。

ゴムシート２４の材質は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）が好適である。そして、ゴムシート２４、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム２５、２６の厚さは、各々３０〜１００μｍとし、円板シール部材２３は、三層で１００〜２００μｍ（０．１〜０．２ｍｍ）に構成する。

ＰＥＴフィルム２５は樹脂製環状部材１５や金属製の集電板１７と相性が良く、熱融着法により、高い接合強度が得られる。
本例では、さらに接合性を高めるために、樹脂製環状部材１５の下面及び集電板１７の上面に，ＰＥＴ用融着剤２７、２７を塗る。このＰＥＴ用融着剤２７、２７は、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート系）樹脂を含む組成物が好適である。

図４は図３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。
このねじ込みにより、樹脂製環状部材１５と集電板１７とで、円板シール部材２３を適度に圧縮する。
この状態で、真空加熱炉に入れ、真空、１６０℃、７２時間の条件で熱処理を施す。
この熱処理により、ＰＥＴフィルム２５が樹脂製環状部材１５に熱融着でき、ＰＥＴフィルム２６が集電板１７に熱融着できる。図では便宜上、図示したがＰＥＴ用融着剤２７、２７は、大部分が樹脂製環状部材１５と相溶する。

円板シール部材２３は、幅Ｗが十分に大きいため、仮に樹脂製環状部材１５の下面や集電板１７の上面に傷があっても、傷をカバーしてシール性能を維持する。
したがって、円板シール部材２３は、従来のＯリングと比較してシール面の面積が格段に大きく、シール性能を長期にわたって維持し続けることができる。

ゴムシート２４は弾性部材であるため、厚さが変化する方向、すなわち電極ロッド１４の軸方向に弾性変形して樹脂製環状部材１５と集電板１７、電極ロッド１４との相対変位を吸収する。
また、ゴムシート２４はある程度の厚さを確保すれば、電極ロッド１４の軸直角方向に弾性変形して樹脂製環状部材１５と集電板１７、電極ロッド１４との相対変位を吸収する。

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。

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。

本発明に係る蓄電池の斜視図である。本発明に係る蓄電池の要部断面図である。本発明に係る蓄電池の要部の分解図である。図３の作用図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。Ｏリングを使用した従来の技術の構造図である。

符号の説明

１０…蓄電池、１１…筒体、１２…蓋体、１４…電極ロッド、１５…樹脂製環状部材、１６…電極ロッド貫通穴、１７…集電板、１９…蓄電素子、２３…円板シール部材、２４…ゴムシート、２５、２６…ＰＥＴフィルム。

Claims

筒体に蓄電素子と集電板を収納し、前記筒体の開口を、縁が樹脂製環状部材で囲まれた電極ロッド貫通穴を有する蓋体で閉じる蓄電池であり、
前記蓋体で閉じる際、前記集電板と前記樹脂製環状部材との間に円板シール部材を介在させ、蓋体と集電板が平行になるように配置して閉じることにより電極貫通部の気密を保つ蓄電池であって、
前記円板シール部材は、ゴムシートの上下面にＰＥＴフィルムを積層して一体化した三層構造体で構成し、
一方のＰＥＴフィルムは金属製の集電板に熱融着し、他方のＰＥＴフィルムは樹脂製環状部材に熱融着することで気密作用を発揮させることができるように構成したことを特徴とする蓄電池。