JP4786159B2 - 電池収納容器及びその組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばラミネートセル電池等の薄型電池を積層した扁平型組電池を収納する電池収納容器に関する。

この種の扁平型組電池を収納した電池収納容器としては、たとえば、図４に示すようなものが考えられている。
すなわち、図４（Ａ）に示す電池収納容器１００は、内部に扁平型組電池１０１を収納する金属容器本体１０２と、金属容器本体１０２の開口部を閉塞する金属蓋１０３とを備え、金属容器本体１０２の開口端に外側に張り出す接合フランジ１０４を設けると共に、金属蓋１０３の蓋端部に外側に張り出す接合フランジ１０５を設け、各接合フランジ１０４，１０５を重ねてスポット溶接やカシメによって結合したものである。カシメ方法としては、ハトメやいわゆるＴＯＸ（トックスプレッソテクニック（TOX PRESSOTECHNIK）社の登録商標）接合等が利用される。

図４（Ｂ）は、金属容器本体１０２の開口端部に接合用として上方に延長される接合片１０６を設けると共に、金属蓋周縁にも上方に延びる接合片１０７を設け、各接合片１０６，１０７を重ねてスポット溶接やカシメによって結合したものである。
しかし、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す結合方法では、スポット溶接およびカシメ結合のいずれの場合も、溶接しろあるいはカシメしろとして、接合フランジ１０４，１０５および接合片１０６，１０７の幅Ｘ１，Ｙ１が、最低限７〜１０ｍｍ必要となり、その分占有スペースが大きくなってしまうという問題があった。

そこで、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、接合フランジや接合片を無くし、金属容器本体１０２の開口端に金属蓋１０３の周縁を突き合わせ、突き合わせ部１０８をレーザ溶接することも考えられる（例えば、特開２００４−１４１２５号）。
しかし、このように突き合わせた場合には、溶接時のスパッタが容器内部に飛散しやすく、また、熱が内部に伝わりやすいために、扁平型組電池１０１が損傷を受けやすい。特に、外装がラミネートフィルムで構成された薄型電池の場合には、ラミネート層が破損して絶縁低下を招来してしまう。

図４（Ｅ）は金属容器本体１０２と金属蓋１０３をボルト１０９によって結合した例を示している。
ボルト１０９は、金属蓋１０３に設けられたボルト穴からボルト軸部１０９ａを通し、ボルト頭部１０９ｂを金属蓋１０３に係合させ、ボルト軸部１０９ａの端部を金属容器本体の底板部１０２ａにねじ込むようになっている。
しかし、ボルト頭部１０９ｂが金属蓋１０３の上面に突出し、ボルト頭部１０９ｂの高さ分だけ占有スペースが大きくなると共に、ボルト１０９の分だけ重量が増大してしまうという問題があった。

また、図４（Ｆ）に示すような、円筒電池等で使用されているかしめ構造を採用することが考えられる。このかしめ構造は、金属容器本体２０１の開口端部内周にリング状のガスケット２０２を介して蓋体２０３を挿入し、金属容器本体２０１の開口端部を内側にかしめて蓋体２０３を固定するようになっている。
しかし、このかしめ構造の場合には、ガスケット２０２が余分に必要で、部品点数が多くなってしまう。
特開２００４−１４１２５号

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、金属容器本体と金属蓋との結合部の突出寸法が小さく省スペース化を図ることができ、しかも熱による影響が無く、さらにガスケット等の余分な部品が不要な扁平型組電池の電池収納容器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本請求項１に係る発明は、上面に開口部、胴部に切り欠き孔を有し、電池を積層した扁平型組電池を内部に収納する金属容器本体と、該金属容器本体の開口部を閉塞する金属蓋とを備え、容器内部は容器外部と前記切り欠き孔を通じて連通し通気性を有する電池収納容器であって、金属容器本体の開口端部周縁と金属蓋の蓋端部周縁とを巻締めて結合したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、金属容器本体の胴部の切欠き孔は、容器内部の扁平型組電池に接続された端子を露出させることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、切り欠き孔の周縁部が他の部位よりも高剛性となっていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、金属容器本体の切り欠き孔の近傍に補強ビードを設けることにより高剛性としたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、金属容器本体の切り欠き孔の周縁部に折り返し部を設けることにより高剛性としたことを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、上面に開口部を有し、電池を積層した偏平型組電池を内部に収納する金属容器本体と、該金属容器本体の開口部を閉塞する金属蓋とを備え、前記金属容器本体の開口部周縁と金属蓋の蓋端部周縁とを巻締めて結合した巻締め部を有し、容器内部は容器外部と前記巻締め部を通じて連通し通気性を有する。
請求項７に係る発明は、前記扁平型組電池が合成樹脂層と金属層を積層した外装材を備えたラミネート型組電池であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、金属容器本体と金属蓋の少なくとも内側面は絶縁層で被覆されていることを特徴とする。
本発明の電池収納容器の組立方法は、扁平型組電池が電池の積層から成り、予め、金属容器本体の胴部に該扁平型組電池に接続された端子を露出させる切り欠き孔を設け、該金属容器本体を成形しておき、金属容器本体内に扁平型組電池を収納すると共に端子を切り欠き孔に嵌合し、次いで、金属容器本体に金属蓋を被せ、金属容器本体の開口部周縁と金属蓋の蓋端部周縁を重ねて二重巻締めすることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、巻締め部は金属容器本体に向かって押し潰される構成なので、金属容器本体からの突出寸法を可及的に小さくでき、比較的小さいスペースで金属容器本体と蓋体を接合できる。
また、巻締めによって結合しているので、溶接のように熱による扁平型組電池の損傷や容器の熱変形のおそれがない。

さらに、特に金属容器本体と金属蓋の一部を利用して巻締める構成なので、他に部品が不要である。そして、請求項１及び請求項６に記載のように、容器内部が容器外部と通気性を有する構造となっているので、仮に扁平型組電池を構成する薄型電池内部にガスが発生し、発生したガスが薄型電池外部へ流出しても、ガスを容器外部に逃がすことができる。

本発明は、請求項７に記載のように、扁平型組電池がラミネート型電池を積層した構造の場合に最適で、ラミネート型電池に対する熱の影響がなく、また、容器自体の占有スペースを可及的に小さくできるので、ラミネート型電池の特徴である軽量，小型化の特性を妨げない。

請求項２に係る発明によれば、金属容器本体は扁平型組電池に接続された端子を露出する切り欠き孔を備えているので、扁平型組電池をスムースに収納することができる。
また、切り欠き孔がある場合、巻締めすると切り欠き孔の周辺部が変形しやすくなるが、請求項４に記載の補強ビードや、請求項５に記載の折り返し部等によって補強して、請求項３に記載のように他の部位より高剛性とすることで、変形を起こすことなく巻締めが可能となる。

請求項８に係る発明によれば、金属容器本体と金属蓋の少なくとも内側面を絶縁層で被覆することにより、薄型電池の露出したタブとの絶縁ができる。また、薄型電池自体もラミネートされているため、絶縁が二重となり絶縁性が向上する。
さらに、切り欠き孔の端部に折り返し部を設けている場合には、切り欠き孔の切断面を絶縁できる。

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかる電池収納容器を示している。
この電池収納容器１は、上面が開口し内部に扁平型組電池２を収納する金属容器本体３と、この金属容器本体３の開口部４を閉塞する金属蓋５とを備え、金属容器本体３の開口端部周縁６と金属蓋５の蓋端部周縁７とを巻締めて結合したもので、金属容器本体３の開口端部周縁６と蓋端部周縁７の接合部に巻締め部８が設けられている。

扁平型組電池２は、ラミネートフィルムから成る電池外装内に、正極及び負極の電極板と、セパレータを積層して成る発電要素を封止した長方形状の複数枚の薄型電池であるラミネート型電池２１が直列に積層された構造で、全体として上下に扁平な直方体形状に組立られており、短辺側の端部にはプラス端子２２とマイナス端子２３が設けられ、プラス端子２２とマイナス端子２３は端子絶縁樹脂カバー２４，２５によって被覆されている。また、プラス端子２２とマイナス端子２３の間には各ラミネート型電池２１の電圧測定用のコネクタ２６が設けられている。

金属容器本体３は薄肉の箱形状で、扁平型組電池２を取り囲む角筒形状の胴部３１と、胴部３１の下端部を閉塞し扁平型組電池２の下面が載置される底板部３２とを備えている。胴部３１の横断面形状は扁平型組電池の平面形状に倣った角丸の長方形状で、短辺側の第１側壁３１ａ及び第２側壁３１ｂと、長辺側の第３側壁３１ｃ及び第４側壁３１ｄとを備えている。胴部３１の高さは、ほぼ扁平型組電池２の高さと同程度に設定されている。
金属蓋５は薄肉の板形状で、蓋端部７は胴部の開口端部６に倣って角丸の長方形状に成形されている。

容器本体３及び蓋体５を構成する材料は、表面に電気的に絶縁性の樹脂（絶縁層）を被覆した金属材が好適である。たとえば、表裏両面にＰＥＴ樹脂フィルムを被覆したアルミニウム板が好ましい。アルミニウム板としては０．５ｍｍの板厚の５０５２ＡＬ材、容器内面側に位置するＰＥＴ樹脂フィルムは２０ミクロン、外面側に位置するＰＥＴ樹脂フィルムも２０ミクロンのものが好適である。

金属容器本体３の第１側壁３１ａには、容器内部の扁平型組電池２に接続されたプラス端子２２およびマイナス端子２３を露出する第１，第２切り欠き孔９１，９２が所定間隔を隔てて左右に設けられている。また、第１，第２切り欠き孔９１，９２の中間には、扁平型組電池２を構成する各ラミネート型電池２１の電圧測定用のコネクタ２６を外部に露出させる第３切り欠き孔９３が設けられている。

第１，第２切り欠き孔９１，９２は、プラス端子２２およびマイナス端子２３を被覆する端子絶縁樹脂カバー２４，２５の形状に倣ったＵ字形状で、第１側壁３１ａ上端の開口端６から底板部３２側の下端角部に向かって互いに平行に直線状に延びる左右の側縁部９１ａ，９１ｂ；９２ａ，９２ｂと、側縁部９１ａ，９１ｂ；９２ａ，９２ｂの下端を接続する円弧状の下縁部９１ｃ，９１ｃとを備えている。

第３切り欠き孔９３は矩形状で、第１側壁３１ａ上端の開口端から底板部側の下端角部に向かって互いに平行に直線状に延びる左右の側縁部９３ａ，９３ｂと、側縁部９３ａ，９３ｂの下端を接続する直線状の下縁部９３ｃとを備え、下縁部９３ｃは下端角部に沿って延びている。また、金属蓋５には第３切り欠き孔９３から連続する蓋側切り欠き孔９５が設けられている。この蓋側切り欠き孔９５は、第３切り欠き孔９３と同一幅の矩形状で、蓋端部から第１側壁ａに対して直交する方向に所定長さ延びており、第３切り欠き孔９３と第５切り欠き孔９５が合わさって一つの切り欠き孔となっている。

第２側壁３１ｂには、中央位置に第４切り欠き孔９４が設けられている。この第４切り欠き孔９４は第２側壁３１ｂの下端角部を越えて底板部３２に所定長さだけ入り込んでいる。

第１側壁３１ａの第１切り欠き孔９１，第２切り欠き孔９２，第３切り欠き孔９３の周縁部および第２側壁９２の第４切り欠き孔９４の周縁部には補強ビード１０が設けられ、切り欠き孔が設けられていない他の部位、この例では長辺側の第３，第４側壁３１ｃ，３１ｄよりも高剛性となっている。
補強ビード１０は、容器外部に向かって突出する所定幅の凸条あるいは容器外部に向かって窪む凹条で、第１，第２側壁３１ａ，３１ｂの全高さに渡って上下に直線状に延びる構造となっている。

第１側壁３１ａについては、第１切り欠き孔９１および第２切り欠き孔９２は剛性の高い角部に隣接しているので、第１切り欠き孔９１と第３切り欠き孔９３の間の領域、第３切り欠き孔９３と第２切り欠き孔９２の間の領域に、補強ビード１０が、周方向に所定間隔でもって複数、図示例では３つずつ設けられている。特に、第１切り欠き孔９１，第２切り欠き孔９２および第３切り欠き孔９３と直近の補強ビード１０は、各切り欠き孔９１点９２の側縁部に近接させている。
第２側壁３１ｂの補強ビード１０は、中央の第４切り欠き孔９４の左右領域に複数ずつ、図示例では２本ずつ設けられている。複数の補強ビード１０のうち、第４切り欠き孔９４に隣接する補強ビード１０は、第４切り欠き９４に近接配置されている。

上記構成の電池収納容器は、次のようにして組み立てられる。
予め金属容器本体３の胴部３１の第１，第２側壁３１ａ，３１ｂに第１，第２，第３，第４切り欠き孔９１，９２，９３，９４を設けた金属容器本体３を成形しておき、金属容器本体３内に扁平型組電池を収納する。この収納した際に、プラス端子２２とマイナス端子２３の各絶縁樹脂部２４，２５が第１，第２切り欠き孔９１，９２に嵌合される。

次いで、蓋側切り欠き孔９５を第３切欠き孔９３に合わせるように金属蓋５を被せ、金属容器本体３の開口端と金属蓋の蓋端部を重ねて二重巻締めし、巻締め部８を形成して結合が完了する。
巻締めは、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、金属蓋５の蓋端部７に設けられた巻締めカール部７１と金属容器本体３の開口端部６に設けられた巻締めフランジ部６１を重ね、巻締めロール３００を側方から押し付けることによってなされるが、金属容器本体３の第１側壁３１ａ及び第２側壁３１ｂには巻締めフランジ部６１から軸方向に圧縮する荷重Ｆおよび曲げモーメントＭが作用する。切り欠きが設けられている周辺部は剛性が低いために、補強ビード１０が無いと、図２（Ｃ）に示すように座屈変形してしまう。本実施の形態では、補強ビード１０により切り欠き周辺部の曲げ剛性を高めているので、第１側壁部３１ａ及び第２側壁部３１ｂの切り欠き周辺部の変形を防止することができる。

巻締め部８の大きさは、図２（Ｄ）に示すように、せいぜい幅ａが３ｍｍ、高さｂが３ｍｍ程度に収まり、従来の溶接やカシメに比べて占有スペースを小さくすることができる。
また、溶接のように容器の熱変形や扁平型組電池２の熱による損傷は無い。
さらに、予め第１，第２切り欠き９１，９２が設けられているので、金属容器本体３内に扁平型組電池２を収納する際に、プラス端子およびマイナス端子の端子絶縁樹脂カバー２４，２５が第１，第２切り欠き孔９１，９２に上方から嵌合させることができるので、金属容器本体３の開口部４上方からスムースに収納することができる。
また、この実施の形態では、第１乃至第４切り欠き孔９１,９２,９３,９４を介して、あるいは巻締め部８を通じて、扁平型組電池２が収納される容器内部が容器外部と通気性を有する構造となっているので、仮に扁平型組電池を構成する薄型電池内部にガスが発生し、発生したガスが薄型電池外部へ流出しても、ガスを容器外部に逃がすことができる。巻締め部８についてはコンパウンドを間に介装しない構成とすれば通気性を有する構造となる。

次に、本発明の他の実施の形態について、図３を参照して説明する。
以下の説明では、上記実施の形態と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。
図３（Ａ）は、補強ビードを設けないで、第１，第２切り欠き孔９１，９２，第３切り欠き孔９３の周縁部を折り返して折り返し部としての立てリブ１１を設けて高剛性化を図ったものである。
すなわち、第１，第２切り欠き孔９１，９２については、一方が角部に隣接して剛性が高いので、第３切り欠き９３に対向する側の側縁部９１ｂ，９２ａに立てリブ１１を設けている。第３切り欠き９３については、両側縁に立てリブ１１を設けている。立てリブ１１は、容器の外側に突出する方向にＵ字形状に折り返した構造で、容器内面側が表面に露出させている。

図３（Ｂ）乃至（Ｄ）は本発明のさらに他の実施の形態を示している。
この例は、端子２２，２３が露出される第１，第２切り欠き孔９１，９２について、金属容器本体３の少なくとも内側面は絶縁層で被覆される構成とし、左右の側縁部９１ａ，９１ｂ；９２ａ，９２ｂと円弧状の下縁部９１ｃ，９２ｃまで折り返し部としての立てリブ１１を設けることによって、補強と共にプラス端子２２およびマイナス端子２３の絶縁を図ったものである。このようにすれば、第１，第２切り欠き孔９１，９２の切断面には金属容器の金属材が露出せず、プラス端子２２及びマイナス端子２３を絶縁することができるので、端子絶縁樹脂カバー２４，２５が不要となる。
なお、上記実施の形態では金属容器本体３として胴部３１と底板部３２を一体成形した例を示したが、胴部３１と底板部３２が別体構成となっていてもよい。

図１（Ａ）は本発明の実施の形態に係る電池収納容器の分解斜視図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の電池収納容器の組立状態の要部斜視図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）の内部の電池を省略して示す斜視図である。 図２（Ａ）乃至（Ｃ）は巻締め工程における補強ビードの機能を説明するための図、図２（Ｄ）は巻締め部の大きさを示す図である。 図３（Ａ）は本発明の他の実施の形態に係る電池収納容器の内部の薄型電池組立体を省略して示す要部斜視図、同図（Ｂ）は本発明のさらに他の実施例に係る電池収納容器の内部の薄型電池組立体を省略して示す要部斜視図、同図（Ｃ）は切り欠き部の拡大斜視図、同図（Ｄ）は同図（Ｃ）の切り欠き孔から端子が突出した状態を示す斜視図である。 図４は従来の電池収納容器を示すもので、同図（Ａ）はスポット溶接またはカシメ用の接合フランジを有する容器を模式的に示す断面図、同図（Ｂ）はスポット溶接またはカシメ用の接合片を有する容器を模式的に示す断面図、同図（Ｃ），（Ｄ）は同図（Ａ），（Ｂ）の接合フランジおよび接合片を無くしてレーザ溶接をする場合の容器を模式的に示す断面図、同図（Ｅ）はボルト止めの容器を模式的に示す断面図、同図（Ｆ）は円筒電池の蓋のカシメ構造を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 電池収納容器
２ 扁平型組電池
２１ ラミネート型電池
２２ プラス端子
２３ マイナス端子
２４，２５ 端子絶縁樹脂カバー
２６ 電圧測定用のコネクタ
３ 金属容器本体
３１ 胴部
３１ａ 第１側壁、３１ｂ 第２側壁、３１ｃ 第３側壁、３１ｄ 第４側壁
３２ 底板部
４ 開口部
５ 金属蓋
６ 開口端部周縁
７ 蓋端部周縁
８ 巻締め部
９１ 第１切り欠き孔
９１ａ，９１ｂ 側縁部、９１ｃ 下縁部
９２ 第２切り欠き孔
９２ａ，９２ｂ 側縁部、９３ｃ 下縁部
９３ 第３切り欠き孔
９４ 第４切り欠き孔
９５ 第５切り欠き孔
１０ 補強ビード
１１ 立てリブ（折り返し部）

Claims (9)

1. 上面に開口部、胴部に切り欠き孔を有し、電池を積層した扁平型組電池を内部に収納する金属容器本体と、該金属容器本体の開口部を閉塞する金属蓋とを備え、容器内部は容器外部と前記切り欠き孔を通じて連通し通気性を有する電池収納容器であって、金属容器本体の開口端部周縁と金属蓋の蓋端部周縁とを巻締めて結合したことを特徴とする電池収納容器。
2. 切り欠き孔は、容器内部の偏平型組電池に接続された端子を露出させることを特徴とする請求項１に記載の電池収納容器。
3. 切り欠き孔の周縁部は他の部位よりも高剛性となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池収納容器。
4. 切り欠き孔の近傍に補強ビードを設けることにより高剛性としたことを特徴とする請求項３に記載の電池収納容器。
5. 切り欠き孔の周縁部に折り返し部を設けることにより高剛性としたことを特徴とする請求項３に記載の電池収納容器。
6. 上面に開口部を有し、電池を積層した偏平型組電池を内部に収納する金属容器本体と、該金属容器本体の開口部を閉塞する金属蓋とを備え、前記金属容器本体の開口部周縁と金属蓋の蓋端部周縁とを巻締めて結合した巻締め部を有し、容器内部は容器外部と前記巻締め部を通じて連通し通気性を有する電池収納容器。
7. 偏平型組電池がラミネート型電池を積層した構造であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の電池収納容器。
8. 金属容器本体と金属蓋の少なくとも内側面は絶縁層で被覆されていることを特徴とする
   請求項１乃至７のいずれかの項に記載の電池収納容器。
9. 偏平型組電池が電池の積層から成り、予め、金属容器本体の胴部に該偏平型組電池に接続された端子を露出させる切り欠き孔を設け、該金属容器本体に偏平型組電池を収納すると共に端子を切り欠き孔に嵌合し、次いで、金属容器本体に金属蓋を被せ、金属容器本体の開口部周縁と金属蓋の蓋端部周縁を重ねて二重巻締めすることを特徴とする電池収納容器の組立方法。

Images