JP4802365B2 - battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正負両極のシート状電極材をロール状に形成した電極捲回体が中空筒状の電池容器に収納され、電池容器の一方の端面に正負両極の端子を設けた電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
正極用のシート状電極材と負極用シート状電極材とをセパレータを介して捲回して電極捲回体を形成し、その電極捲回体を電池容器内に収納した電池としては、特開平10−83833号公報に開示されているようなものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報に開示されている電池の例では、電極捲回体の正負各々の電極材に接続された集電体を、リード線を用いて電池容器の蓋に設けられた正極端子および負極端子の各々に接続している。このように、従来の電池では、電池容器内に収納された電極捲回体は、正負の集電体のそれぞれが正負の端子にリード線により接続されているだけなので、電池に振動が加わった場合に電極捲回体が電池容器内で移動しやすい。
【0004】
本発明の目的は、電池容器内における電極捲回体の移動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および図3に対応付けて説明する。
(1)請求項1の発明は、セパレータ203を挟んで積層された正負両極のシート状電極材201,202を軸芯3に捲き付けて形成した電極捲回体2を、有底筒状部材1とその有底筒状部材1の開口部を塞ぐ蓋7とから成る電池容器内に収納した電池に適用され、軸芯に中空の管材3を用い、電極捲回体2と蓋7との間に配設され、電極材201と接続される上部集電体4aと、電極捲回体2と有底筒状部材1の底部との間に配設され、電極材202と接続される下部集電体4bと、上部集電体4aに固定され、蓋7を貫通して前記電池容器の外部に突出する第1の導電性剛体6と、管材3の軸方向に伸延するように前記中空内に前記管材と当接して配設され、一端が下部集電体4bに固定され、他端が蓋7を貫通して前記電池容器の外部に突出するように蓋7に固定される第2の導電性剛体5とを備えて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、上部集電体4aを管材3に固定するとともに、絶縁部材9を介して第1の導電性剛体6を蓋7に固定したものである。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載の電池において、第2の導電性剛体5の容器底部側の端部を、有底筒状部材1の底部部分に当接させたものである。
【0006】
なお、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】
請求項1の発明によれば、電極捲回体と接続されている下部集電体が、第2の導電性剛体を介して蓋に固定される。その結果、電極捲回体が電池容器に固定され、電池容器内おける電極捲回体の移動を防止することができる。また、第1および第2の導電性剛体の電池容器外に突出した部分を電極端子として兼用することができる。
請求項2の発明では、請求項1の発明の効果に加えて、電極捲回体の軸芯である管材が上部集電体を介して電池容器の蓋に固定されるので、電極捲回体が電池容器に対してより強固に固定される。
請求項3の発明によれば、請求項1および2の発明の効果に加えて、第2の導電性剛体の容器底部側の端部が、電池容器を構成する有低筒状部材の底部部分に当接しているので、電極捲回体の移動防止効果をより向上させることができる。
【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および図2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100の縦断面図で、図2は図1に示す電池100の横断面図である。図2において、(a)はA−A断面図、(b)はB−B断面、(c)はC−C断面図、(d)はD−D断面図である。セルケース1および蓋板7は電池100の電池容器を構成しており、セルケース1内には、発電素子である電極捲回体(電極積層体)2が収められている。セルケース1は金属缶のような有底筒状の導電性部材から成り、セルケース1の外周面はPE(polyethylene)やPET(polyethylene terephthalate)等の絶縁材(不図示)によって覆われている。電極捲回体2の中心には絶縁材から成る軸芯管3が設けられており、後述するように電極捲回体2は軸芯管3にシート状の正極および負極をロール状に捲き付けたものである。
【0009】
図3は電極捲回体2の詳細構造を示す図であり、構造が分かり易いように一部を破断面とした。201は正極、202は負極、203はセパレータであり、これらを図3のように重ねて軸芯管3に捲回することにより円筒状の電極捲回体2が形成される。その結果、ロール状の電極201,202およびセパレータ203は、軸芯管3によって支持されることになる。なお、軸芯管3への捲回開始の際に、セパレータ203の捲回開始先端部を軸芯管3へ溶着するなどして固定する。軸芯管3には、PP(polyplopylene)等の絶縁材料が用いられる。
【0010】
正極201は厚さ約20μmのアルミ箔にマンガン酸リチウムやコバルト酸リチウム等の活物質を塗布したものであり、斜線部201aが正極活物質塗布部である。一方、負極202は厚さ約10μmの銅箔にハードカーボンやグラファイト等の活物質を塗布したものであり、斜線部202aが負極活物質塗布部である。セパレータ203はPPやPE等の高分子材料を厚さ約40μmのフィルム状に伸延したものであり、微小な孔が多数存在する微多孔状に仕上げられている。正極201および負極202には集電タブ201b、202bがそれぞれ形成されており、負極202の集電タブ202bは電極捲回体2の図示左側端部に突出し、正極201の集電タブ201bは電極捲回体2の右側端部にそれぞれ突出している。集電タブ201b、202bは、電極201,202の捲き初めの部分から捲き終わりの部分まで一様に分布するように形成されており、その数は各々100本程度である。
【0011】
図1に戻って、電極捲回体2の上下両端には正極集電リング4aと負極集電リング4bが配設されている。集電リング4a,4bの材料には、良伝導性金属である銅などが用いられる。図4は負極集電リング4bの形状を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。図4(a)に示すように、負極集電リング4bの中心部には径の大きな孔401が形成されており、その孔401の周囲には径の小さな孔402が6個形成されている。また、負極集電リング4bの周縁部403は軸方向に折れ曲がるような筒状になっている。
【0012】
図1の軸芯管3内には棒状の導電体5が挿入され、この導電体5の下端部は圧入や溶接等によって負極集電リング4bの孔401(図2(d)参照)に固定されている。導電体5には電極捲回体2を支持するのに十分な剛性を有する部材が使用され、例えば、銅などの良伝導性材料が用いられる。電極捲回体2から図示下方に突出する集電タブ202bは、負極集電リング4bの外周部分に捲き付けられたりハンダ付けされたりして接続されている。集電タブ202bは、図3に示すように負極202の捲き初めの部分から捲き終わりの部分まで一様に形成されており、これらが全て負極集電リング4bに接続されて集電されるため集電効率が良い。なお、図2(d)では孔402の図示を省略した。
【0013】
一方、電極捲回体2の集電タブ201bが突出している側には正極集電リング4aが設けられている。図2(b)に示すように、正極集電リング4aの中心部には孔404が形成されており、この孔404に軸芯管3の上端部分が圧入や接着等により固定されている。集電タブ201bも上述した集電タブ202bと同様に、正極集電リング4aの周囲に捲き付けられたりハンダ付けされたりして接続されている(図1参照)。また、正極集電リング4aには、図1および図2に示すように中心から外れた位置に正極端子6の下端部が固定されている。
【0014】
図1に示すように、負極端子である導電体5の上端部分および正極端子6の上端部分は、蓋板7を貫通してケーシングの外側に突出している。導電体5と蓋板7との間および正極端子6と蓋板7との間には樹脂やセラミック等の絶縁ブッシュ9がそれぞれ設けられており、正極および負極間の短絡を防止している。また、絶縁ブッシュ9は導電体5と蓋板7との間および正極端子6と蓋板7との間の気密シールとしても機能している。蓋板7の外周部分にはOリング等の気密パッキン8が設けられており、この気密パッキン8により蓋板7の外周面とセルケース1の内周面との隙間がシールされている。
【0015】
導電体5は絶縁材である軸芯管3内を貫通しているので、図2(b)に示すように導電体5と正極集電リング4aは軸芯管3により絶縁されている。また、図2(c)のC−C断面図に示すように、電極捲回体2が導電体5に直接に接することはない。
【0016】
電池100を組み立てる際には、電極捲回体2は図5に示すように導電体5および正極端子6を介して蓋板7に固定される。その後、セルケース1に電解液を所定量充填し、セルケース1内に捲回体2が収納されるように蓋板7をセルケース1の開口部に装着する。セルケース1内の底部にはEPDM等の防振材10が配設され、負極集電リング4bおよび導電体5の下端部とセルケース1の底部との隙間が生じないようにされる。なお、防振材10は、蓋板7をセルケーシング1に装着した際の押圧力によって図1のように変形される。
【0017】
図6は、図1に示す電池100を用いたモジュール電池の組立例を示す図であり、モジュール電池の一部を示す平面図である。モジュール電池は、単位電池と呼ばれる電池100を図6のように複数個直列接続したものであり、20はモジュールを構成する電池Cが収納されるモジュールケースの外壁である。隣り合う電池100の異なる端子同士は、バスバー21により接続される。すなわち、正極端子6は一方に隣接する電池100の負極端子(導電体5)と接続され、負極端子5は他方に隣接する電池100の正極端子6と接続される。
【0018】
図1に示した電池100では、電極捲回体2の集電タブ202bは導電体5の下端部に固定された負極集電リング4bに接続されているので、電極捲回体2が負極集電リング4bおよび導電体5を介して蓋板7に固定されることになる。一方、正極201の集電タブ201bは軸芯管3の上端部に固定された正極集電リング4aに接続され、さらに、正極集電リング4aは蓋板7に設けられた正極端子6に固定されている。
【0019】
このように、本実施の形態の電池100では、電極捲回体2は導電体5および正極端子6の両方を介して蓋板7に固定されているので、電池100に振動等が加わっても、電極捲回体2がセルケース1内で移動するおそれが無い。さらに、負極集電リング4bおよび導電体5が防振材10を介してセルケース1の底部に当接しているので、電極捲回体2の移動防止効果をより向上させることができる。また、導電体5の一端を蓋板7から突出させて負極端子を兼ねるような構成としているため、部品点数の削減およびコスト低減を図ることができる。
【0020】
なお、電池100では、柱状の電池の一方の側(蓋側)にのみに負極端子5および正極端子6が設けられているので、電池底部とモジュール外壁20との間隔dを小さくすることができる。
【0021】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、正極201および負極202はシート状電極部材を、軸芯管3は管材を、セルケース1は有底筒状部材を、蓋板7は蓋を、セルケース1および蓋板7は電池容器を、正極集電リング4aは正極集電体および上部集電体を、負極集電リング4bは負極集電体および下部集電体を、正極端子6は請求項1の剛体および第1の導電性剛体を、導電体5は第2の導電性剛体を、絶縁ブッシュ9は絶縁部材をそれぞれ構成する。
【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図であり、電池100の内部構造を示す縦断面図である。
【図2】図1に示す電池100の横断面を示す図であり、(a)はA−A断面図、(b)はB−B断面、(c)はC−C断面図、(d)はD−D断面図である。
【図3】電極捲回体2の詳細構造を示す図である。
【図4】負極集電リング4bの形状を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図5】電池100の組立手順を説明する図である。
【図6】モジュール電池の組立例を示す図である。
【符号の説明】
1 セルケース
2 電極捲回体
3 軸芯管
4a 正極集電リング
4b 負極集電リング
5 導電体
6 正極端子
7 蓋板
8 気密パッキン
9 絶縁ブッシュ
10 防振材
100 電池
201 正極
201a,202b 集電タブ
202 負極
203 セパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery in which an electrode winding body in which a positive and negative electrode sheet electrode material is formed in a roll shape is housed in a hollow cylindrical battery container, and terminals of positive and negative electrodes are provided on one end face of the battery container.
[0002]
[Prior art]
As a battery in which a sheet-like electrode material for positive electrode and a sheet-like electrode material for negative electrode are wound through a separator to form an electrode winding body, and the electrode winding body is housed in a battery container, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10 The one disclosed in Japanese Patent No. -83833 is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the example of the battery disclosed in the above-mentioned publication, a current collector connected to each of the positive and negative electrode members of the electrode winding body is connected to a positive electrode terminal provided on the lid of the battery container using a lead wire and Connected to each negative terminal. As described above, in the conventional battery, the electrode winding body housed in the battery container is such that each of the positive and negative current collectors is connected to the positive and negative terminals by the lead wires, and thus the vibration is applied to the battery. In this case, the electrode winding body easily moves in the battery container.
[0004]
The objective of this invention is providing the battery which can prevent the movement of the electrode winding body in a battery container.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A description will be given in association with FIGS. 1 and 3 showing an embodiment of the invention.
(1) According to the first aspect of the present invention, the
(2) The invention according to
(3) The invention of
[0006]
In the section of means for solving the above problems, the drawings of the embodiments of the invention are used for easy understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention. Absent.
[0007]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the lower current collector connected to the electrode winding body is fixed to the lid via the second conductive rigid body. As a result, the electrode winding body is fixed to the battery container, and movement of the electrode winding body in the battery container can be prevented. Moreover, the part which protruded out of the battery container of the 1st and 2nd electroconductive rigid body can be shared as an electrode terminal.
In the invention of
According to the invention of
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are views showing an embodiment of a battery according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the
[0009]
FIG. 3 is a diagram showing a detailed structure of the
[0010]
The
[0011]
Returning to FIG. 1, the positive electrode
[0012]
A rod-shaped
[0013]
On the other hand, the positive electrode
[0014]
As shown in FIG. 1, the upper end portion of the
[0015]
Since the
[0016]
When the
[0017]
FIG. 6 is a view showing an assembly example of a module battery using the
[0018]
In the
[0019]
As described above, in the
[0020]
In the
[0021]
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a battery according to the present invention, and is a longitudinal sectional view showing an internal structure of a battery.
2A and 2B are cross-sectional views of the
3 is a view showing a detailed structure of an
4A and 4B are diagrams showing the shape of a negative electrode
FIG. 5 is a diagram for explaining an assembly procedure of the battery.
FIG. 6 is a view showing an assembly example of a module battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記軸芯に中空の管材を用い、
前記電極捲回体と前記蓋との間に配設され、前記電極材のいずれか一方と接続される上部集電体と、
前記電極捲回体と前記有底筒状部材の底部との間に配設され、前記電極材の他方と接続される下部集電体と、
前記上部集電体に固定され、前記蓋を貫通して前記電池容器の外部に突出する第1の導電性剛体と、
前記管材の軸方向に伸延するように前記中空内に前記管材と当接して配設され、一端が前記下部集電体に固定され、他端が前記蓋を貫通して前記電池容器の外部に突出するように前記蓋に固定される第2の導電性剛体とを備えることを特徴とする電池。An electrode winding body formed by sandwiching positive and negative sheet-like electrode materials stacked on both sides of a separator on an axial core is composed of a bottomed cylindrical member and a lid for closing the opening of the bottomed cylindrical member. In the battery stored in the battery container,
Using a hollow tube for the shaft core,
An upper current collector disposed between the electrode winding body and the lid and connected to any one of the electrode materials;
A lower current collector disposed between the electrode winding body and the bottom of the bottomed tubular member and connected to the other of the electrode members;
A first conductive rigid body fixed to the upper current collector and penetrating the lid and projecting outside the battery container;
The tube material is disposed in contact with the tube material in the hollow so as to extend in the axial direction of the tube material , one end is fixed to the lower current collector, and the other end penetrates the lid to the outside of the battery container. A battery comprising: a second conductive rigid body fixed to the lid so as to protrude.
前記上部集電体を前記管材に固定するとともに、絶縁部材を介して前記第1の導電性剛体を前記蓋に固定したことを特徴とする電池。The battery according to claim 1.
The battery, wherein the upper current collector is fixed to the tube material, and the first conductive rigid body is fixed to the lid via an insulating member.
前記第2の導電性剛体の容器底部側の端部を、前記有底筒状部材の底部部分に当接させたことを特徴とする電池。The battery according to claim 1 or 2,
A battery characterized in that an end of the second conductive rigid body on the container bottom side is brought into contact with a bottom portion of the bottomed cylindrical member.
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