JP4904618B2 - 電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の角型リチウムイオン二次電池等の端子部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型の角型リチウムイオン二次電池の構造を図４に示す。このリチウムイオン二次電池は、アルミニウム合金製の薄い角型容器状の電池容器１の内部に長円筒形に巻回した発電要素２を収納して、この電池容器１の上端開口部に蓋板３を固着したものである。発電要素２は、帯状のアルミニウム箔にコバルト酸リチウム等の合材を担持させた正極と、帯状の銅箔にグラファイト等の合材を担持させた負極とをセパレータを介して長円筒形に巻回したものである。そして、この発電要素２の負極は、巻回の最外周から銅箔が引き出され、蓋板３の下面に絶縁材４を介して配置された負極集電接続体５に接続固定することにより、蓋板３に取り付けた負極端子６に接続している。また、発電要素２の正極も、図示は省略しているが、巻回の外周からアルミニウム箔が引き出され、蓋板３の下面に接続固定された図５に示す正極集電接続体８に接続固定することにより、この蓋板３や電池容器１自体を正極端子としている。
【０００３】
上記リチウムイオン二次電池の端子部の構造を、これらの図４と図５に基づいて詳細に説明する。絶縁材４は、貫通孔が形成された樹脂製の板材であり、蓋板３の下面における中央部から一端部にかけて当接するように配置される。負極集電接続体５は、貫通孔が形成された銅板の側片部を下方に折り曲げたものであり、絶縁材４の下面の凹部に嵌め込んで配置される。負極端子６は、ステンレス鋼製の矩形の厚板状の端子部品であり、下面の中央部からピン状の突出部６ａが下方に向けて突設されている。また、蓋板３の上面の中央部には、この負極端子６の本体が嵌まり込む凹部が形成されると共に、この凹部の中央に下面側に通じる貫通孔が形成されている。そして、この負極端子６の突出部６ａが、パッキン７を介することにより絶縁封止されて蓋板３の貫通孔に挿入される。このようにして蓋板３の下面側に突出した負極端子６の突出部６ａは、この蓋板３の下面に配置された絶縁材４と負極集電接続体５の貫通孔に挿入される。そして、この負極集電接続体５の貫通孔を通り抜けて突出した突出部６ａの下端部をかしめることにより、負極端子６と負極集電接続体５を接続すると共に、蓋板３や絶縁材４に固定している。正極集電接続体８は、貫通孔が形成されたアルミニウム板の側片部を下方に折り曲げたものであり、蓋板３の下面における他端部に当接するように配置されて、この蓋板３の下面に形成された突起を貫通孔に合わせることにより位置決めをして、超音波溶接やレーザー溶接により接続固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、携帯電子機器等に用いられる小型の角形リチウムイオン二次電池は、薄型化の要請が特に強く、電池容器１の薄型化に伴って、最近では、蓋板３の幅が３ｍｍ以下のものも開発されている。しかし、蓋板３の幅がこのように狭くなると、負極集電接続体５と電池容器１の内面との隙間に余裕がなくなるだけでなく、絶縁材４やこの負極集電接続体５の幅もさらに狭くなり、これらを重ね合わせてかしめ加工を行う際に精度の高い組み立て作業が要求されるようになる。
【０００５】
このため、従来は、絶縁材４や負極集電接続体５の部品精度誤差が組み立て時に累積して、負極端子６に接続されるこの負極集電接続体５と正極端子となる電池容器１の内面とが異常に接近することにより、電池内部での短絡が発生し易くなるという問題が生じていた。また、組み立て作業時に、幅の狭い負極集電接続体５が絶縁材４の凹部に正確に嵌まり込まずに、傾いて取り付けられたり、微細な突出部６ａの先端をかしめ加工する際に負極集電接続体５の取り付け位置がずれることにより、この負極集電接続体５が電池容器１の内面に異常に接近して、電池内部での短絡が発生し易くなるという問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、絶縁材と集電接続体とを一体化することにより、部品精度誤差の累積を減少させると共に、確実な組み立てを容易にして、内部短絡の発生を防止することができる電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本出願の第１の発明に係る電池は、第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、前記蓋板の外面側からパッキンを介して前記蓋板に形成された貫通孔に挿入された端子の突出部を、前記絶縁材と前記第１の集電接続材とに形成された貫通孔を通して内側に突出させ、前記突出部の先端が前記第１の集電接続材に接続固定されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の発明によれば、正極又は負極の端子に接続固定される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、これらの絶縁材と集電接続材とを組み立て時に重ね合わせた際に部品精度誤差が累積して生じる位置ずれをなくすことができる。また、これら絶縁材と集電接続材とを一体化した絶縁集電体を蓋板の内面に配置して端子の突出部を接続固定する組み立て作業時に、集電接続材部分の位置だけがずれて組み付けられるようなこともなくなる。さらに、絶縁材と集電接続材とが一体化されて絶縁集電体という１つの部品となるので、電池の部品点数が減少することによりコストダウンを図ることもできる。
【０００９】
本出願の第２の発明に係る電池は、前記集電接続材が正極と負極の集電接続材からなり、これらの正極と負極の集電接続材が互いに分離して絶縁材と一体化されると共に、前記端子が、正極と負極の端子からなり、これらの正極と負極の端子がそれぞれ突出部を蓋板の外面側からパッキンを介して貫通孔に嵌入させ、正極の端子の突出部は正極の集電接続材部分に接続固定され、負極の端子の突出部は負極の集電接続材部分に接続固定されたことを特徴とする。
【００１０】
上記の発明によれば、正極と負極の端子が共に蓋板に絶縁して取り付けられる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数をさらに削減することができ、組み立て作業が容易になると共に、一層のコストダウンを図ることができるようになる。
【００１１】
本出願の第３の発明に係る電池は、第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、端子の突出部を、前記第１の集電接続材に形成された貫通孔から前記絶縁材と前記蓋板とに形成された貫通孔に通し、かつ、前記蓋板の外面にパッキンを介して配置された端子板の貫通孔に通して外側に突出させ、前記突出部の先端が前記端子板に接続固定されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明によれば、正極又は負極の端子に接続固定される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、これらの絶縁材と集電接続材とを組み立て時に重ね合わせた際に部品精度誤差が累積して生じる位置ずれをなくすことができる。また、これら絶縁材と集電接続材とを一体化した絶縁集電体を蓋板の内面に配置して端子の突出部を挿入する組み立て作業時に、集電接続材部分の位置だけがずれて組み付けられるようなこともなくなる。
【００１３】
本出願の第４の発明に係る電池は、前記集電接続材が正極と負極の集電接続材からなり、これらの正極と負極の集電接続材が互いに分離して絶縁材と一体化されると共に、前記端子が、正極と負極の端子からなり、正極の端子の突出部は、絶縁集電体の正極の集電接続材部分に形成された貫通孔から絶縁材と蓋板に形成された貫通孔に通し、この蓋板の外面との間にパッキンを介して配置された正極の端子板の貫通孔にも通して外側に突出させ、この突出部の先端を正極の端子板に接続固定し、負極の端子の突出部は、絶縁集電体の負極の集電接続材部分に形成された貫通孔から絶縁材と蓋板に形成された貫通孔に通し、この蓋板の外面との間にパッキンを介して配置された負極の端子板の貫通孔にも通して外側に突出させ、この突出部の先端を負極の端子板に接続固定したことを特徴とする。
【００１４】
上記の発明によれば、正極と負極の端子が共に蓋板に絶縁して取り付けられる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数を削減することができ、組み立て作業が容易になると共にコストダウンを図ることができるようになる。
【００１５】
本出願の第５の発明に係る電池は、前記第２の集電接続材の一部が前記蓋板の内面に当接して配置されており、前記第２の集電接続材が前記蓋板の内面に接続固定されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の発明によれば、正極と負極のいずれか一方の端子が蓋板に絶縁して取り付けられ、蓋板が他方の端子となる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数をさらに削減することができ、組み立て作業が容易になると共に、一層のコストダウンを図ることができるようになる。
【００１７】
本出願の第６の発明に係る電池は、前記絶縁材が樹脂からなり、集電接続材をインサート成形によりこの絶縁材と一体化したことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明によれば、正極及び／又は負極の集電接続材がインサート成形により樹脂製の絶縁材と一体化されるので、一体化の加工が容易となり、精度の高い集電接続材を製造することができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１はリチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図、図２はリチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。なお、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２１】
本実施形態は、図４及び図５に示した従来例と同様に、小型の角形リチウムイオン二次電池について説明する。このリチウムイオン二次電池は、図１に示すように、電池容器１の内部に長円筒形に巻回した発電要素２を収納して、この電池容器１の上端開口部に蓋板３を固着したものである。電池容器１は、アルミニウム合金製の薄い角形容器であり、蓋板３は、幅の狭い長方形のアルミニウム合金板からなる。そして、この蓋板３を電池容器１の上端開口部に嵌め込み、嵌合部をレーザー溶接により溶着させることにより内部を密閉して固着される。
【００２２】
発電要素２の構成は、従来例と同じであり、巻回の最外周から負極の銅箔が引き出され、蓋板３の下方に配置された負極集電接続体５に接続固定することにより、蓋板３に取り付けた負極端子６に接続されることになる。また、発電要素２の正極も、図示は省略しているが、巻回の外周からアルミニウム箔が引き出され、蓋板３の下面に接続固定された図２に示す正極集電接続体８に接続固定することにより、この蓋板３やこの蓋板３に導通する電池容器１を正極端子としている。
【００２３】
上記蓋板３は、上面の中央部に凹部が形成されると共に、この凹部の中央に下面側に通じる貫通孔３ａが形成されている。負極端子６は、ステンレス鋼製の矩形の厚板状の端子部品であり、下面の中央部からピン状の突出部６ａが下方に向けて突設されている。そして、この負極端子６がパッキン７を介して蓋板３の上面の凹部に嵌め込まれると共に、突出部６ａが貫通孔３ａに挿入される。パッキン７は、負極端子６の本体の下部を覆うと共に突出部６ａの周囲も覆って、この負極端子６と蓋板３との間の絶縁と封止を行う樹脂部品である。
【００２４】
この蓋板３の下面には、絶縁材４が配置されている。絶縁材４は、絶縁性の樹脂部品であり、インサート成形によって負極集電接続体５と正極集電接続体８とが一体化されている。インサート成形では、金型に絶縁材４と正極集電接続体８をセットして樹脂を充填することにより絶縁材４が成形されるので、これら絶縁材４と負極集電接続体５や正極集電接続体８は、組み立て時に組み合わせて固着する場合に比べて、十分に高い精度で位置関係を定めることができる。負極集電接続体５は、細長い矩形の銅板の本体の一端側から側方に突出した側片部５ａを下方に折り曲げると共に、この本体の他端側に貫通孔５ｂが形成されたものである。また、正極集電接続体８は、アルミニウム板の本体の一端側から側方に突出した側片部８ａを下方に折り曲げたものである。そして、絶縁材４は、負極集電接続体５の本体のほぼ全面を覆うと共に、他端側で負極集電接続体５とは分離して、正極集電接続体８の本体の一端部を覆うように成形されている。従って、負極集電接続体５の側片部５ａと正極集電接続体８の側片部８ａは、この絶縁材４の側部から下方に突出することになり、ここに発電要素２から引き出した負極の銅箔と正極のアルミニウム箔が接続固定されることになる。また、絶縁材４の上面には、負極集電接続体５の貫通孔５ｂに通じる貫通孔が形成されると共に、この負極集電接続体５の下面における貫通孔５ｂの開口部の周囲も、絶縁材４が覆うことなく銅板が露出している。さらに、この絶縁材４の他端から突出する正極集電接続体８の本体は、上面が絶縁材４の上面と面一となっている。
【００２５】
上記絶縁材４は、蓋板３の貫通孔３ａに負極集電接続体５の貫通孔５ｂの位置を合わせて、この蓋板３の下面に当接して配置される。ここで、蓋板３の下面には貫通孔３ａの両側にそれぞれ凹部が形成されると共に、図示していないが、絶縁材４の上面にも２箇所の凸部が形成されているので、これらの凹部に凸部を嵌め込むことにより、絶縁材４を蓋板３の下面に正確に位置合わせして配置することができる。これにより、負極集電接続体５の本体は、上面が絶縁材４により絶縁して蓋板３の下方に配置されると共に、正極集電接続体８の本体は、上面が蓋板３の下面に直接当接することになる。
【００２６】
蓋板３の貫通孔３ａに挿入された負極端子６の突出部６ａは、上記絶縁材４の貫通孔を介して負極集電接続体５の貫通孔５ｂを通り抜けさらに下方に突出することになる。そして、この負極集電接続体５の貫通孔５ｂから突出した突出部６ａの下端部を周囲に押し広げるようにかしめることにより、この突出部６ａと負極集電接続体５とが接続固定される。ここで、突出部６ａの下端面には浅い穴が形成され、この穴の周囲を押し広げることにより、かしめ加工が容易に行えるようにしている。正極集電接続体８は、蓋板３の下面に当接する本体を抵抗溶接やレーザー溶接により接続固着される。
【００２７】
この結果、負極集電接続体５は、負極端子６の突出部６ａにかしめ加工によって接続固定される。しかも、パッキン７は、蓋板３の貫通孔３ａ内だけでなく絶縁材４の貫通孔内まで突出部６ａの周囲を覆うと共に、このかしめ加工により負極端子６と負極集電接続体５との間に挟まれて蓋板３の上面の凹部内に圧接されるので、この負極端子６と蓋板３との間を確実に絶縁封止することができる。また、負極集電接続体５は、絶縁材４と一体化されて上面が覆われるので、蓋板３との間がこの絶縁材４によって確実に絶縁される。さらに、正極集電接続体８は、蓋板３の下面に接続固定されるが、絶縁材４を介して負極集電接続体５とは確実に絶縁される。
【００２８】
上記構成により、リチウムイオン二次電池の組み立ての際には、蓋板３と絶縁材４との位置合わせを行うだけで、負極集電接続体５の取り付け位置が正確に定まるので、部品精度誤差が蓄積して、この負極集電接続体５が設計上の位置から異常にずれたり、取り付けミスやかしめ加工時の衝撃で、この負極集電接続体５が傾いて取り付けられるようなことがなくなる。特に、本実施形態の場合には、絶縁材４の上面の凸部が蓋板３の凹部に嵌まり込むので、この絶縁材４の位置決めを容易に行うことができるようになる。このため、蓋板３を電池容器１の上端開口部に固着した際にも、薄い電池容器１の内面に負極集電接続体５が接近しすぎるようなことがなくなり、内部短絡の発生を防止することができるようになる。
【００２９】
また、絶縁材４には、負極集電接続体５だけでなく、正極集電接続体８も一体化されるので、この正極集電接続体８を別個に位置合わせする必要がなくなる。しかも、このように絶縁材４と負極集電接続体５と正極集電接続体８が一体化されることにより、組み立て時に取り付ける部品点数を削減することができるので、組み立て作業が容易になると共に、リチウムイオン二次電池のコストダウンにも貢献することができるようになる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、負極端子６を蓋板３の上面側から取り付ける場合について説明したが、図４に示すように、この負極端子６を下面側から取り付けることもできる。この場合、負極端子６は、ステンレス鋼製の小型の円板状とし、上面の中央部からピン状の突出部６ａを上方に向けて突設する。この負極端子６の突出部６ａは、負極集電接続体５の貫通孔５ｂに下方から挿入されると共に、絶縁材４の貫通孔を介して蓋板３の貫通孔３ａに通される。また、蓋板３の上面の凹部には、パッキン７を介して矩形のステンレス鋼製の端子板９が配置され、負極端子６の突出部６ａの先端部がこの端子板９の貫通孔にも通されて上方に突出する。そして、この負極端子６の突出部６ａの先端部を上方から周囲に押し広げるようにかしめることにより、この突出部６ａと端子板９とを接続固定すると共に、負極集電接続体５に負極端子６を圧接して接続し、蓋板３との間を絶縁封止固定する。この場合にも、端子板９の部品は増えるが、組み立て時に負極集電接続体５の位置がずれたり傾いて電池内部で短絡が発生するのを防止することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５と正極集電接続体８をインサート成形によって絶縁材４と一体化する場合について説明したが、これらが組み立て前に一体になるのであれば、この一体化の手段は特に限定しない。例えば、絶縁材４が樹脂からなる場合には、負極集電接続体５と正極集電接続体８を熱溶着により一体化してもよく、負極集電接続体５と正極集電接続体８の表面に絶縁材４となるセラミックス層を形成して一体化することもでき、絶縁材４の材質にかかわりなく、負極集電接続体５と正極集電接続体８を接着剤によって固着することにより一体化することもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５や端子板９に負極端子６の突出部６ａをかしめて固着する場合について説明したが、溶接やロウ付け等のその他の手段により接続固着することもできる。これは、正極集電接続体８と蓋板３の場合も同じであり、この場合には、かしめやロウ付け等によって接続固着することもできる。
【００３３】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５を負極端子６に接続する場合について説明したが、正極集電接続体８を正極端子に接続すると共に、負極集電接続体５を蓋板３に直接接続固定することもできる。リチウムイオン二次電池の場合、電池容器１にステンレス鋼や鉄を用いて、この電池容器１自体を負極端子とすることがあり、この際には、蓋板３にパッキン７を介して正極端子が取り付けられることになる。
【００３４】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５と正極集電接続体８を絶縁材４と一体化する場合について説明したが、正極集電接続体８は、従来のように別部品として蓋板３の下面に固着することもできる。逆に、正極集電接続体８を負極集電接続体５と同様に蓋板３から絶縁するようにして絶縁材４と一体化し、この蓋板３にそれぞれパッキン７，７を介して負極端子６と正極端子とを取り付けると共に、負極端子６の突出部６ａは負極集電接続体５に接続固定し、正極端子の突出部は正極集電接続体８に接続固定するようにしてもよい。さらに、蓋板３にそれぞれパッキン７，７を介して正負極の端子板９を取り付けると共に、負極端子６は負極集電接続体５と負極の端子板９に接続し、正極端子は正極集電接続体８と正極の端子板に接続固定するようにしてもよい。この場合、蓋板３や電池容器１は、負極端子６と正極端子のいずれからも絶縁される。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、小型の角形リチウムイオン二次電池について説明したが、電池の種類や型は特に限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、端子に接続される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、組み立て時に集電接続材の位置がずれたり傾いて電池内部で短絡が発生するのを防止すると共に、部品点数を削減してコストダウンを図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の他の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図４】従来例を示すものであって、リチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図５】従来例を示すものであって、リチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。
【符号の説明】
１ 電池容器
２ 発電要素
３ 蓋板
３ａ 貫通孔
４ 絶縁材
５ 負極集電接続体
５ｂ 貫通孔
６ 負極端子
６ａ 突出部
７ パッキン
８ 正極集電接続体
９ 負極端子板
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の角型リチウムイオン二次電池等の端子部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型の角型リチウムイオン二次電池の構造を図４に示す。このリチウムイオン二次電池は、アルミニウム合金製の薄い角型容器状の電池容器１の内部に長円筒形に巻回した発電要素２を収納して、この電池容器１の上端開口部に蓋板３を固着したものである。発電要素２は、帯状のアルミニウム箔にコバルト酸リチウム等の合材を担持させた正極と、帯状の銅箔にグラファイト等の合材を担持させた負極とをセパレータを介して長円筒形に巻回したものである。そして、この発電要素２の負極は、巻回の最外周から銅箔が引き出され、蓋板３の下面に絶縁材４を介して配置された負極集電接続体５に接続固定することにより、蓋板３に取り付けた負極端子６に接続している。また、発電要素２の正極も、図示は省略しているが、巻回の外周からアルミニウム箔が引き出され、蓋板３の下面に接続固定された図５に示す正極集電接続体８に接続固定することにより、この蓋板３や電池容器１自体を正極端子としている。
【０００３】
上記リチウムイオン二次電池の端子部の構造を、これらの図４と図５に基づいて詳細に説明する。絶縁材４は、貫通孔が形成された樹脂製の板材であり、蓋板３の下面における中央部から一端部にかけて当接するように配置される。負極集電接続体５は、貫通孔が形成された銅板の側片部を下方に折り曲げたものであり、絶縁材４の下面の凹部に嵌め込んで配置される。負極端子６は、ステンレス鋼製の矩形の厚板状の端子部品であり、下面の中央部からピン状の突出部６ａが下方に向けて突設されている。また、蓋板３の上面の中央部には、この負極端子６の本体が嵌まり込む凹部が形成されると共に、この凹部の中央に下面側に通じる貫通孔が形成されている。そして、この負極端子６の突出部６ａが、パッキン７を介することにより絶縁封止されて蓋板３の貫通孔に挿入される。このようにして蓋板３の下面側に突出した負極端子６の突出部６ａは、この蓋板３の下面に配置された絶縁材４と負極集電接続体５の貫通孔に挿入される。そして、この負極集電接続体５の貫通孔を通り抜けて突出した突出部６ａの下端部をかしめることにより、負極端子６と負極集電接続体５を接続すると共に、蓋板３や絶縁材４に固定している。正極集電接続体８は、貫通孔が形成されたアルミニウム板の側片部を下方に折り曲げたものであり、蓋板３の下面における他端部に当接するように配置されて、この蓋板３の下面に形成された突起を貫通孔に合わせることにより位置決めをして、超音波溶接やレーザー溶接により接続固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、携帯電子機器等に用いられる小型の角形リチウムイオン二次電池は、薄型化の要請が特に強く、電池容器１の薄型化に伴って、最近では、蓋板３の幅が３ｍｍ以下のものも開発されている。しかし、蓋板３の幅がこのように狭くなると、負極集電接続体５と電池容器１の内面との隙間に余裕がなくなるだけでなく、絶縁材４やこの負極集電接続体５の幅もさらに狭くなり、これらを重ね合わせてかしめ加工を行う際に精度の高い組み立て作業が要求されるようになる。
【０００５】
このため、従来は、絶縁材４や負極集電接続体５の部品精度誤差が組み立て時に累積して、負極端子６に接続されるこの負極集電接続体５と正極端子となる電池容器１の内面とが異常に接近することにより、電池内部での短絡が発生し易くなるという問題が生じていた。また、組み立て作業時に、幅の狭い負極集電接続体５が絶縁材４の凹部に正確に嵌まり込まずに、傾いて取り付けられたり、微細な突出部６ａの先端をかしめ加工する際に負極集電接続体５の取り付け位置がずれることにより、この負極集電接続体５が電池容器１の内面に異常に接近して、電池内部での短絡が発生し易くなるという問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、絶縁材と集電接続体とを一体化することにより、部品精度誤差の累積を減少させると共に、確実な組み立てを容易にして、内部短絡の発生を防止することができる電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本出願の第１の発明に係る電池は、第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、前記蓋板の外面側からパッキンを介して前記蓋板に形成された貫通孔に挿入された端子の突出部を、前記絶縁材と前記第１の集電接続材とに形成された貫通孔を通して内側に突出させ、前記突出部の先端が前記第１の集電接続材に接続固定されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の発明によれば、正極又は負極の端子に接続固定される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、これらの絶縁材と集電接続材とを組み立て時に重ね合わせた際に部品精度誤差が累積して生じる位置ずれをなくすことができる。また、これら絶縁材と集電接続材とを一体化した絶縁集電体を蓋板の内面に配置して端子の突出部を接続固定する組み立て作業時に、集電接続材部分の位置だけがずれて組み付けられるようなこともなくなる。さらに、絶縁材と集電接続材とが一体化されて絶縁集電体という１つの部品となるので、電池の部品点数が減少することによりコストダウンを図ることもできる。
【０００９】
本出願の第２の発明に係る電池は、前記集電接続材が正極と負極の集電接続材からなり、これらの正極と負極の集電接続材が互いに分離して絶縁材と一体化されると共に、前記端子が、正極と負極の端子からなり、これらの正極と負極の端子がそれぞれ突出部を蓋板の外面側からパッキンを介して貫通孔に嵌入させ、正極の端子の突出部は正極の集電接続材部分に接続固定され、負極の端子の突出部は負極の集電接続材部分に接続固定されたことを特徴とする。
【００１０】
上記の発明によれば、正極と負極の端子が共に蓋板に絶縁して取り付けられる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数をさらに削減することができ、組み立て作業が容易になると共に、一層のコストダウンを図ることができるようになる。
【００１１】
本出願の第３の発明に係る電池は、第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、端子の突出部を、前記第１の集電接続材に形成された貫通孔から前記絶縁材と前記蓋板とに形成された貫通孔に通し、かつ、前記蓋板の外面にパッキンを介して配置された端子板の貫通孔に通して外側に突出させ、前記突出部の先端が前記端子板に接続固定されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明によれば、正極又は負極の端子に接続固定される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、これらの絶縁材と集電接続材とを組み立て時に重ね合わせた際に部品精度誤差が累積して生じる位置ずれをなくすことができる。また、これら絶縁材と集電接続材とを一体化した絶縁集電体を蓋板の内面に配置して端子の突出部を挿入する組み立て作業時に、集電接続材部分の位置だけがずれて組み付けられるようなこともなくなる。
【００１３】
本出願の第４の発明に係る電池は、前記集電接続材が正極と負極の集電接続材からなり、これらの正極と負極の集電接続材が互いに分離して絶縁材と一体化されると共に、前記端子が、正極と負極の端子からなり、正極の端子の突出部は、絶縁集電体の正極の集電接続材部分に形成された貫通孔から絶縁材と蓋板に形成された貫通孔に通し、この蓋板の外面との間にパッキンを介して配置された正極の端子板の貫通孔にも通して外側に突出させ、この突出部の先端を正極の端子板に接続固定し、負極の端子の突出部は、絶縁集電体の負極の集電接続材部分に形成された貫通孔から絶縁材と蓋板に形成された貫通孔に通し、この蓋板の外面との間にパッキンを介して配置された負極の端子板の貫通孔にも通して外側に突出させ、この突出部の先端を負極の端子板に接続固定したことを特徴とする。
【００１４】
上記の発明によれば、正極と負極の端子が共に蓋板に絶縁して取り付けられる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数を削減することができ、組み立て作業が容易になると共にコストダウンを図ることができるようになる。
【００１５】
本出願の第５の発明に係る電池は、前記第２の集電接続材の一部が前記蓋板の内面に当接して配置されており、前記第２の集電接続材が前記蓋板の内面に接続固定されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の発明によれば、正極と負極のいずれか一方の端子が蓋板に絶縁して取り付けられ、蓋板が他方の端子となる電池の場合に、正極と負極の双方の集電接続材が絶縁材と一体化されるので、部品点数をさらに削減することができ、組み立て作業が容易になると共に、一層のコストダウンを図ることができるようになる。
【００１７】
本出願の第６の発明に係る電池は、前記絶縁材が樹脂からなり、集電接続材をインサート成形によりこの絶縁材と一体化したことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明によれば、正極及び／又は負極の集電接続材がインサート成形により樹脂製の絶縁材と一体化されるので、一体化の加工が容易となり、精度の高い集電接続材を製造することができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１はリチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図、図２はリチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。なお、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００２１】
本実施形態は、図４及び図５に示した従来例と同様に、小型の角形リチウムイオン二次電池について説明する。このリチウムイオン二次電池は、図１に示すように、電池容器１の内部に長円筒形に巻回した発電要素２を収納して、この電池容器１の上端開口部に蓋板３を固着したものである。電池容器１は、アルミニウム合金製の薄い角形容器であり、蓋板３は、幅の狭い長方形のアルミニウム合金板からなる。そして、この蓋板３を電池容器１の上端開口部に嵌め込み、嵌合部をレーザー溶接により溶着させることにより内部を密閉して固着される。
【００２２】
発電要素２の構成は、従来例と同じであり、巻回の最外周から負極の銅箔が引き出され、蓋板３の下方に配置された負極集電接続体５に接続固定することにより、蓋板３に取り付けた負極端子６に接続されることになる。また、発電要素２の正極も、図示は省略しているが、巻回の外周からアルミニウム箔が引き出され、蓋板３の下面に接続固定された図２に示す正極集電接続体８に接続固定することにより、この蓋板３やこの蓋板３に導通する電池容器１を正極端子としている。
【００２３】
上記蓋板３は、上面の中央部に凹部が形成されると共に、この凹部の中央に下面側に通じる貫通孔３ａが形成されている。負極端子６は、ステンレス鋼製の矩形の厚板状の端子部品であり、下面の中央部からピン状の突出部６ａが下方に向けて突設されている。そして、この負極端子６がパッキン７を介して蓋板３の上面の凹部に嵌め込まれると共に、突出部６ａが貫通孔３ａに挿入される。パッキン７は、負極端子６の本体の下部を覆うと共に突出部６ａの周囲も覆って、この負極端子６と蓋板３との間の絶縁と封止を行う樹脂部品である。
【００２４】
この蓋板３の下面には、絶縁材４が配置されている。絶縁材４は、絶縁性の樹脂部品であり、インサート成形によって負極集電接続体５と正極集電接続体８とが一体化されている。インサート成形では、金型に絶縁材４と正極集電接続体８をセットして樹脂を充填することにより絶縁材４が成形されるので、これら絶縁材４と負極集電接続体５や正極集電接続体８は、組み立て時に組み合わせて固着する場合に比べて、十分に高い精度で位置関係を定めることができる。負極集電接続体５は、細長い矩形の銅板の本体の一端側から側方に突出した側片部５ａを下方に折り曲げると共に、この本体の他端側に貫通孔５ｂが形成されたものである。また、正極集電接続体８は、アルミニウム板の本体の一端側から側方に突出した側片部８ａを下方に折り曲げたものである。そして、絶縁材４は、負極集電接続体５の本体のほぼ全面を覆うと共に、他端側で負極集電接続体５とは分離して、正極集電接続体８の本体の一端部を覆うように成形されている。従って、負極集電接続体５の側片部５ａと正極集電接続体８の側片部８ａは、この絶縁材４の側部から下方に突出することになり、ここに発電要素２から引き出した負極の銅箔と正極のアルミニウム箔が接続固定されることになる。また、絶縁材４の上面には、負極集電接続体５の貫通孔５ｂに通じる貫通孔が形成されると共に、この負極集電接続体５の下面における貫通孔５ｂの開口部の周囲も、絶縁材４が覆うことなく銅板が露出している。さらに、この絶縁材４の他端から突出する正極集電接続体８の本体は、上面が絶縁材４の上面と面一となっている。
【００２５】
上記絶縁材４は、蓋板３の貫通孔３ａに負極集電接続体５の貫通孔５ｂの位置を合わせて、この蓋板３の下面に当接して配置される。ここで、蓋板３の下面には貫通孔３ａの両側にそれぞれ凹部が形成されると共に、図示していないが、絶縁材４の上面にも２箇所の凸部が形成されているので、これらの凹部に凸部を嵌め込むことにより、絶縁材４を蓋板３の下面に正確に位置合わせして配置することができる。これにより、負極集電接続体５の本体は、上面が絶縁材４により絶縁して蓋板３の下方に配置されると共に、正極集電接続体８の本体は、上面が蓋板３の下面に直接当接することになる。
【００２６】
蓋板３の貫通孔３ａに挿入された負極端子６の突出部６ａは、上記絶縁材４の貫通孔を介して負極集電接続体５の貫通孔５ｂを通り抜けさらに下方に突出することになる。そして、この負極集電接続体５の貫通孔５ｂから突出した突出部６ａの下端部を周囲に押し広げるようにかしめることにより、この突出部６ａと負極集電接続体５とが接続固定される。ここで、突出部６ａの下端面には浅い穴が形成され、この穴の周囲を押し広げることにより、かしめ加工が容易に行えるようにしている。正極集電接続体８は、蓋板３の下面に当接する本体を抵抗溶接やレーザー溶接により接続固着される。
【００２７】
この結果、負極集電接続体５は、負極端子６の突出部６ａにかしめ加工によって接続固定される。しかも、パッキン７は、蓋板３の貫通孔３ａ内だけでなく絶縁材４の貫通孔内まで突出部６ａの周囲を覆うと共に、このかしめ加工により負極端子６と負極集電接続体５との間に挟まれて蓋板３の上面の凹部内に圧接されるので、この負極端子６と蓋板３との間を確実に絶縁封止することができる。また、負極集電接続体５は、絶縁材４と一体化されて上面が覆われるので、蓋板３との間がこの絶縁材４によって確実に絶縁される。さらに、正極集電接続体８は、蓋板３の下面に接続固定されるが、絶縁材４を介して負極集電接続体５とは確実に絶縁される。
【００２８】
上記構成により、リチウムイオン二次電池の組み立ての際には、蓋板３と絶縁材４との位置合わせを行うだけで、負極集電接続体５の取り付け位置が正確に定まるので、部品精度誤差が蓄積して、この負極集電接続体５が設計上の位置から異常にずれたり、取り付けミスやかしめ加工時の衝撃で、この負極集電接続体５が傾いて取り付けられるようなことがなくなる。特に、本実施形態の場合には、絶縁材４の上面の凸部が蓋板３の凹部に嵌まり込むので、この絶縁材４の位置決めを容易に行うことができるようになる。このため、蓋板３を電池容器１の上端開口部に固着した際にも、薄い電池容器１の内面に負極集電接続体５が接近しすぎるようなことがなくなり、内部短絡の発生を防止することができるようになる。
【００２９】
また、絶縁材４には、負極集電接続体５だけでなく、正極集電接続体８も一体化されるので、この正極集電接続体８を別個に位置合わせする必要がなくなる。しかも、このように絶縁材４と負極集電接続体５と正極集電接続体８が一体化されることにより、組み立て時に取り付ける部品点数を削減することができるので、組み立て作業が容易になると共に、リチウムイオン二次電池のコストダウンにも貢献することができるようになる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、負極端子６を蓋板３の上面側から取り付ける場合について説明したが、図４に示すように、この負極端子６を下面側から取り付けることもできる。この場合、負極端子６は、ステンレス鋼製の小型の円板状とし、上面の中央部からピン状の突出部６ａを上方に向けて突設する。この負極端子６の突出部６ａは、負極集電接続体５の貫通孔５ｂに下方から挿入されると共に、絶縁材４の貫通孔を介して蓋板３の貫通孔３ａに通される。また、蓋板３の上面の凹部には、パッキン７を介して矩形のステンレス鋼製の端子板９が配置され、負極端子６の突出部６ａの先端部がこの端子板９の貫通孔にも通されて上方に突出する。そして、この負極端子６の突出部６ａの先端部を上方から周囲に押し広げるようにかしめることにより、この突出部６ａと端子板９とを接続固定すると共に、負極集電接続体５に負極端子６を圧接して接続し、蓋板３との間を絶縁封止固定する。この場合にも、端子板９の部品は増えるが、組み立て時に負極集電接続体５の位置がずれたり傾いて電池内部で短絡が発生するのを防止することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５と正極集電接続体８をインサート成形によって絶縁材４と一体化する場合について説明したが、これらが組み立て前に一体になるのであれば、この一体化の手段は特に限定しない。例えば、絶縁材４が樹脂からなる場合には、負極集電接続体５と正極集電接続体８を熱溶着により一体化してもよく、負極集電接続体５と正極集電接続体８の表面に絶縁材４となるセラミックス層を形成して一体化することもでき、絶縁材４の材質にかかわりなく、負極集電接続体５と正極集電接続体８を接着剤によって固着することにより一体化することもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５や端子板９に負極端子６の突出部６ａをかしめて固着する場合について説明したが、溶接やロウ付け等のその他の手段により接続固着することもできる。これは、正極集電接続体８と蓋板３の場合も同じであり、この場合には、かしめやロウ付け等によって接続固着することもできる。
【００３３】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５を負極端子６に接続する場合について説明したが、正極集電接続体８を正極端子に接続すると共に、負極集電接続体５を蓋板３に直接接続固定することもできる。リチウムイオン二次電池の場合、電池容器１にステンレス鋼や鉄を用いて、この電池容器１自体を負極端子とすることがあり、この際には、蓋板３にパッキン７を介して正極端子が取り付けられることになる。
【００３４】
また、上記実施形態では、負極集電接続体５と正極集電接続体８を絶縁材４と一体化する場合について説明したが、正極集電接続体８は、従来のように別部品として蓋板３の下面に固着することもできる。逆に、正極集電接続体８を負極集電接続体５と同様に蓋板３から絶縁するようにして絶縁材４と一体化し、この蓋板３にそれぞれパッキン７，７を介して負極端子６と正極端子とを取り付けると共に、負極端子６の突出部６ａは負極集電接続体５に接続固定し、正極端子の突出部は正極集電接続体８に接続固定するようにしてもよい。さらに、蓋板３にそれぞれパッキン７，７を介して正負極の端子板９を取り付けると共に、負極端子６は負極集電接続体５と負極の端子板９に接続し、正極端子は正極集電接続体８と正極の端子板に接続固定するようにしてもよい。この場合、蓋板３や電池容器１は、負極端子６と正極端子のいずれからも絶縁される。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、小型の角形リチウムイオン二次電池について説明したが、電池の種類や型は特に限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、端子に接続される集電接続材が絶縁材と一体化されるので、組み立て時に集電接続材の位置がずれたり傾いて電池内部で短絡が発生するのを防止すると共に、部品点数を削減してコストダウンを図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、リチウムイオン二次電池の他の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図４】従来例を示すものであって、リチウムイオン二次電池の構造を説明するための縦断面側面図である。
【図５】従来例を示すものであって、リチウムイオン二次電池の端子部の構造を説明するための組立斜視図である。
【符号の説明】
１ 電池容器
２ 発電要素
３ 蓋板
３ａ 貫通孔
４ 絶縁材
５ 負極集電接続体
５ｂ 貫通孔
６ 負極端子
６ａ 突出部
７ パッキン
８ 正極集電接続体
９ 負極端子板
Claims (3)
- 第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、前記蓋板の外面側からパッキンを介して前記蓋板に形成された貫通孔に挿入された端子の突出部を、前記絶縁材と前記第１の集電接続材とに形成された貫通孔を通して内側に突出させ、前記突出部の先端が前記第１の集電接続材に接続固定されていることを特徴とする電池。
- 第１の集電接続材と第２の集電接続材とが分離して絶縁材に一体化された絶縁集電体が、発電要素を収納した電池容器の開口部に封着する蓋板の内面に前記絶縁材を当接して配置されており、端子の突出部を、前記第１の集電接続材に形成された貫通孔から前記絶縁材と前記蓋板とに形成された貫通孔に通し、かつ、前記蓋板の外面にパッキンを介して配置された端子板の貫通孔に通して外側に突出させ、前記突出部の先端が前記端子板に接続固定されていることを特徴とする電池。
- 前記第２の集電接続材の一部が前記蓋板の内面に当接して配置されており、前記第２の集電接続材が前記蓋板の内面に接続固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池。
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