JP5256988B2 - 電極端子支持構造および電極端子支持方法 - Google Patents

電極端子支持構造および電極端子支持方法 Download PDF

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Description

本発明は、電極端子を容器に支持する構造に関する。
従来、電池の電極端子を支持する構造としては特許文献1に記載の構造が知られており、コンデンサの電極端子を支持する構造としては特許文献2および特許文献3に記載の構造が知られている。
特許文献1、特許文献2および特許文献3に記載の構造は、いずれも筒状の電極端子を絶縁部材を介装した状態で電池あるいはコンデンサの容器に形成された孔に貫装し、電極端子の端部のうち容器の内部に配置されている方の端部を容器の裏面に当接するようにかしめる(塑性変形させる)ことにより、電極端子を容器に固定する構造である。
また、図11に示す如く、リング状の電極端子支持部材510を電池の容器605に溶接し、電極端子支持部材510にリング状の絶縁部材520を貫装し、棒状の電極端子601を絶縁部材520に貫装し、電極端子支持部材510を外周面から内周面に向かって塑性変形させる(縮径させる)ことにより、電極端子601を容器605に固定する方法も検討されている。
しかし、図11に示す方法は、以下の問題点を有する。
すなわち、電池の容器605の内部には電極および電解液等が内容物として収容されるが、電池の充電時あるいは放電時の電気化学反応に起因して容器605の内部で気体が発生し、容器605の内部の圧力が上昇する場合がある。そして、容器605の内部の圧力が上昇すると、電極端子支持部材510と容器605との溶接部606に負荷がかかって溶接部606が剥離し、容器605の内容物あるいは発生した気体が電極端子支持部材510と容器605との隙間から漏洩する場合がある。
実開平7−27051号公報 特開2001−237151号公報 特開平10−50555号公報
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、容器の内部の圧力の上昇に起因する容器の内容物等の漏洩を防止することが可能な電極端子支持構造および電極端子支持方法を提供するものである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項1においては、
電極端子を容器に支持する電極端子支持構造であって、
貫通孔が形成され、前記容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装された状態で固定される電極端子支持部材と、
絶縁材料からなり、前記電極端子を貫装する貫装孔が形成され、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装される絶縁部材と、
を具備し、
前記電極端子支持部材は、
外径が前記電極端子引き出し孔よりも大きく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の外部に配置される支持部と、
外径が前記電極端子引き出し孔よりも小さく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の内部に配置される係止部と、
を備え、
前記係止部は、
前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装された状態で前記貫通孔において前記係止部に対応する部分が拡径するように塑性変形することにより、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部に当接し、
前記支持部は、
前記絶縁部材が前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装され、かつ前記電極端子が前記絶縁部材の貫装孔に貫装された状態で前記貫通孔において前記支持部に対応する部分が縮径するように塑性変形することにより、前記絶縁部材を弾性変形または塑性変形させ、前記絶縁部材を前記電極端子支持部材の貫通孔の内周面および前記電極端子の外周面に当接させるものである。
請求項2においては、
前記電極端子支持部材は、
前記支持部と前記係止部とで挟まれる位置に形成され、外径が前記支持部よりも小さくかつ前記係止部よりも大きく、前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに外周面が前記電極端子引き出し孔の内周面に当接する段差部を備えるものである。
請求項3においては、
前記段差部の外周面には、前記電極端子引き出し孔の内周面に係合することにより前記容器に対する前記電極端子支持部材の周方向の回転および前記電極端子支持部材の半径方向のずれを規制する係合突起が形成されるものである。
請求項4においては、
前記支持部と前記係止部との境界部分に塗布されるシール材を具備するものである。
請求項5においては、
前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面に前記シール材を予め塗布し、前記電極端子支持部材を前記電極端子引き出し孔に貫装することにより前記シール材を前記支持部と前記係止部との境界部分に塗布するものである。
請求項6においては、
前記段差部と前記係止部との境界部分に塗布されるシール材を具備するものである。
請求項7においては、
前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面に前記シール材を予め塗布し、前記電極端子支持部材を前記電極端子引き出し孔に貫装することにより前記シール材を前記段差部と前記係止部との境界部分に塗布するものである。
請求項8においては、
貫通孔が形成され、容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装された状態で固定される電極端子支持部材と、
絶縁材料からなり、電極端子を貫装する貫装孔が形成され、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装される絶縁部材と、
を具備し、
前記電極端子支持部材は、
外径が前記電極端子引き出し孔よりも大きく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の外部に配置される支持部と、
外径が前記電極端子引き出し孔よりも小さく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の内部に配置される係止部と、
を備える電極端子支持構造を用いて前記電極端子を前記容器に支持する電極端子支持方法であって、
前記絶縁部材を前記電極端子支持部材に貫装する第一貫装工程と、
前記電極端子支持部材を前記容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装する第二貫装工程と、
前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装された状態で、前記貫通孔において前記係止部に対応する部分が拡径するように前記係止部を塑性変形させることにより、前記係止部を前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部に当接させる第一加工工程と、
前記電極端子を前記絶縁部材の貫装孔に貫装する第三貫装工程と、
前記貫通孔において前記支持部に対応する部分が縮径するように前記支持部を塑性変形させることにより、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装された前記絶縁部材を弾性変形または塑性変形させ、前記絶縁部材を前記電極端子支持部材の貫通孔の内周面および前記絶縁部材の貫装孔に貫装された前記電極端子の外周面に当接させる第二加工工程と、
を具備するものである。
請求項9においては、
前記電極端子支持部材は、
前記支持部と前記係止部とで挟まれる位置に形成され、外径が前記支持部よりも小さくかつ前記係止部よりも大きく、前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに外周面が前記電極端子引き出し孔の内周面に当接する段差部を備えるものである。
請求項10においては、
前記段差部の外周面には、前記電極端子引き出し孔の内周面に係合することにより前記容器に対する前記電極端子支持部材の周方向の回転および前記電極端子支持部材の半径方向のずれを規制する係合突起が形成されるものである。
請求項11においては、
前記支持部と前記係止部との境界部分にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備するものである。
請求項12においては、
前記段差部と前記係止部との境界部分にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備するものである。
請求項13においては、
前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備するものである。
本発明は、容器の内部の圧力の上昇に起因する容器の内容物等の漏洩を防止することが可能である、という効果を奏する。
以下では、図1および図10を用いて本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態である電極端子支持構造1・1を具備するリチウムイオン二次電池100について説明する。
図1に示すリチウムイオン二次電池100は電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池(充放電を繰り返し行うことが可能な電池)である。
リチウムイオン二次電池100は主として電極端子101・102、容器103、圧力制御弁106および電極端子支持構造1・1を具備する。
電極端子101・102は本発明に係る電極端子の実施の一形態である。
本実施形態では、電極端子101はアルミニウム合金からなる棒状の部材であり、電極端子101の下端部はリチウムイオン二次電池100の正極電極(不図示)に溶接される。
本実施形態では、電極端子102はニッケル合金からなる棒状の部材であり、電極端子102の下端部はリチウムイオン二次電池100の負極電極(不図示)に溶接される。
容器103はリチウムイオン二次電池100の内容物、すなわち、セパレータを正極電極および負極電極で挟んで扁平形状に巻いたものおよび電解液を収容するものであり、容器本体104および蓋105を具備する。
本実施形態では、セパレータは高分子多孔性フィルム(例えば、イオン交換樹脂膜)であり、正極電極はコバルト酸リチウム等の活物質が塗布されたアルミニウム箔であり、負極電極は炭素材料等が塗布された銅箔である。
容器本体104は薄い直方体形状の部材である。容器本体104の一面は開口しており、容器本体104の内部にはリチウムイオン二次電池100の内容物を収容するための空間が形成される。
蓋105は容器本体104の開口している面を閉塞するための長方形の板状の部材である。容器本体104にリチウムイオン二次電池100の内容物を収容し、容器本体104と蓋105とをレーザ溶接することにより、容器103に内容物が密封される。
蓋105には電極端子引き出し孔105c・105cが形成される(図10参照)。電極端子引き出し孔105c・105cはそれぞれ電極端子101・102の一端(上端部)を容器103の外部に引き出すための孔である。電極端子101・102はそれぞれ電極端子引き出し孔105c・105cを通って容器103の外部に突出する。
本実施形態の容器103(容器本体104および蓋105)は純アルミニウム(JIS A1000番台)、あるいはアルミニウム合金(例えば、Al−Mn合金(JIS A3000番台)、Al−Mg合金(JIS A5000番台)等)からなるが、本発明はこれに限定されず、容器を構成する材料を他の材料(例えば、ニッケルメッキされた鉄鋼材料等)としても良い。
圧力制御弁106は容器103の内部の圧力が過大となること(ひいては、容器103の破損)を防止するための弁であり、容器103の内部の圧力が所定の値以上になったときに開いて容器103の内部の気体を外部に放出する。
本実施形態では、圧力制御弁106は蓋105には圧力制御弁106に固定される。
以下では、電極端子支持構造1の詳細について説明する。
電極端子支持構造1・1はそれぞれ電極端子101・102を容器103に支持するものである。図10に示す如く、電極端子支持構造1は主として電極端子支持部材10、絶縁部材20およびシール材30を具備する。
電極端子支持部材10は本発明に係る電極端子支持部材の実施の一形態である。
図10に示す如く、電極端子支持部材10は容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装された状態で容器103(の蓋105)に固定される。
図2に示す如く、電極端子支持部材10は支持部11、段差部12および係止部13を備え、これらが順に連なった形状を有する。
また、電極端子支持部材10には支持部11から段差部12を経て係止部13まで貫通する孔である貫通孔14が形成される。
支持部11は本発明に係る支持部の実施の一形態である。
図10に示す如く、電極端子支持部材10が容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装されたとき、支持部11は容器103の外部に配置される。
図2に示す如く、本実施形態の支持部11の外形は略円筒形状であり、支持部11の外径R1は電極端子引き出し孔105cの直径R0(図10参照)よりも大きい(R1>R0)。
段差部12は本発明に係る段差部の実施の一形態である。
図2に示す如く、本実施形態の段差部12の外形は略円筒形状であり、支持部11に連なる形で形成される。
段差部12の外径R2は支持部11の外径R1よりも小さく(R1>R2)、電極端子引き出し孔105cの直径と同じあるいはわずかに大きい(R2≧R0かつ(R2/R0)≒1)。また、段差部12の高さ(軸線方向の長さ)は蓋105の厚さと略同じである。
図10に示す如く、電極端子支持部材10が容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装されたとき、段差部12の外周面は電極端子引き出し孔105cの内周面に当接する。
段差部12の外周面にはいわゆる並目のローレット加工が施され、電極端子支持部材10の軸線方向に延びた複数の凸条(本発明に係る係合突起の実施の一形態)が形成される。
これらの凸条が電極端子引き出し孔105cの内周面に係合する(食い込む)ことにより、容器103(の蓋105)に対する電極端子支持部材10の周方向の回転(軸線を中心とする回転)、および電極端子支持部材10の半径方向のずれ(軸線に垂直な方向の移動)が規制される。
係止部13は本発明に係る係止部の実施の一形態である。
図2に示す如く、本実施形態の係止部13の外形は略円筒形状であり、段差部12を挟んで支持部11に連なる形で形成される。
係止部13の外径R3は支持部11の外径R1よりも小さく、かつ段差部12の外径R2よりも小さい(R1>R2>R3)。
図10に示す如く、電極端子支持部材10が容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装されたとき、係止部13は容器103の内部に配置される。
本実施形態の電極端子支持部材10はアルミニウム合金(例えば、Al−Mn合金(JIS A3000番台)、Al−Mg合金(JIS A5000番台)等)からなるが、本発明はこれに限定されず、電極端子支持部材を構成する材料を他の材料(例えば、ニッケルメッキされた鉄鋼材料等)としても良い。
絶縁部材20は本発明に係る絶縁部材の実施の一形態である。
図3に示す如く、絶縁部材20は一端にフランジ状の鍔を有する円筒形状の部材であり、塑性変形または弾性変形可能な絶縁材料(例えば、ゴム、エラストマー、プラスチック等の樹脂材料)からなる。
絶縁部材20の外径R5は電極端子支持部材10の貫通孔14のうち支持部11に対応する部分の内径R4(図2参照)と略同じである(R4≒R5)。
絶縁部材20には絶縁部材20の一端から他端まで貫通する孔である貫装孔21が形成される。貫装孔21の内径R6は電極端子101・102の外径R7(図10参照)よりも大きい(R6>R7)。
なお、本実施形態の絶縁部材20はその一端にフランジ状の鍔を有するが、本発明はこれに限定されず、絶縁部材の形状をフランジ状の鍔を有さない円筒形状とする構成としても良い。ただし、絶縁部材の脱落防止の観点からは、一端にフランジ状の鍔を有する構成とすることが望ましい。
シール材30は本発明に係るシール材の実施の一形態であり、電極端子支持部材10と容器103との間の密封性を向上させるものである。本実施形態のシール材30はEPDM(エチレンプロピレンゴム)からなる。
なお、本発明に係るシール材は本実施形態の如きEPDMに限定されない。本発明に係るシール材の他の具体例としては、シリコン樹脂、FIPG(Formed In Place Gasket)等が挙げられる。
以下では、図4から図10を用いて本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態について説明する。
本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態は電極端子支持構造1を用いて電極端子101(電極端子102)を容器103に支持する方法である。
図4に示す如く、本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態は第一貫装工程S1100、シール材塗布工程S1200、第二貫装工程S1300、第一加工工程S1400、第三貫装工程S1500および第二加工工程S1600を具備する。
なお、図4に示す第一貫装工程S1100、シール材塗布工程S1200、第二貫装工程S1300、第一加工工程S1400、第三貫装工程S1500および第二加工工程S1600の順序はあくまでも一例であって、本発明に係る電極端子支持方法が成立する範囲内で任意に変更することが可能である。
第一貫装工程S1100は本発明に係る第一貫装工程の実施の一形態であり、絶縁部材20を電極端子支持部材10に貫装する工程である。
図5に示す如く、絶縁部材20が電極端子支持部材10に貫装されたとき、絶縁部材20の外周面は電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面のうち支持部11に対応する部分に当接する。
また、貫通孔14の支持部11側の端部には段差が形成されるとともに当該段差に絶縁部材20の鍔が係合するため、絶縁部材20が貫通孔14に沿って摺動して貫通孔14の係止部13側の端部から脱落することはない。
第一貫装工程S1100が終了したら、シール材塗布工程S1200に移行する。
シール材塗布工程S1200は本発明に係るシール材塗布工程の実施の一形態であり、シール材30を電極端子支持部材10の支持部11と係止部13との境界部分(本実施形態では電極端子支持部材10の支持部11と係止部13とで挟まれる位置に段差部12が形成されるため、厳密には段差部12と係止部13との境界部分)に塗布する工程である。
図6に示す如く、電極端子支持部材10の段差部12と係止部13との境界部分、すなわち、段差部12の端面と係止部13の外周面との境界線に沿った部分にシール材30が塗布される。
シール材塗布工程S1200が終了したら、第二貫装工程S1300に移行する。
本実施形態ではシール材塗布工程S1200においてシール材30を電極端子支持部材10の支持部11と係止部13との境界部分に塗布する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、シール材塗布工程S1200において電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装される前の容器103(の蓋105)の外周面における電極端子引き出し孔105cの周縁部、容器103(の蓋105)の内周面における電極端子引き出し孔105cの周縁部、または電極端子引き出し孔105cの内周面にシール材30を塗布し、その後、電極端子支持部材10を電極端子引き出し孔105cに貫装することによりシール材を支持部11と係止部13との境界部分(段差部12と係止部13との境界部分)に塗布する構成としても良い。
第二貫装工程S1300は本発明に係る第二貫装工程の実施の一形態であり、電極端子支持部材10を容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装する工程である。
図7に示す如く、電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装されたとき、支持部11の端面(段差部12に臨む端面)が蓋105の表面105aにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部に当接し、段差部12の外周面が電極端子引き出し孔105cの内周面に当接する。また、段差部12の外周面に形成された複数の凸条が電極端子引き出し孔105cの内周面に圧入されることで係合する。
第二貫装工程S1300が終了したら、第一加工工程S1400に移行する。
第一加工工程S1400は本発明に係る第一加工工程の実施の一形態であり、電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装された状態で、貫通孔14において係止部13に対応する部分が拡径する(貫通孔14において係止部13に対応する部分の内径が大きくなる)ように係止部13を塑性変形させることにより、係止部13を容器103の内周面(本実施形態の場合、蓋105の裏面105b)における電極端子引き出し孔105cの周縁部に当接させる工程である。
図8に示す如く、貫通孔14において係止部13に対応する部分が拡径するように係止部13が塑性変形する(係止部13が押し広げられる)と、係止部13が蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部に当接する。
係止部13を塑性変形させる具体的な方法としては、パンチプレス、ロータリープレス等の既知の方法を採用することが可能である。
第一加工工程S1400が終了したら、第三貫装工程S1500に移行する。
第一加工工程S1400が終了した時点では、蓋105における電極端子引き出し孔105cの周縁部は支持部11および係止部13により挟持された形となり、電極端子支持部材10が蓋105に脱落不能に固定される。
容器103の内部の圧力が上昇した場合には電極端子支持部材10には電極端子支持部材10を容器103の外部に押し出す力が作用するが、このような力が大きくなるほど係止部13は蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部に強く当接することとなり、却って電極端子支持部材10と蓋105との間の密封性(液密性および気密性)が向上する。
また、電極端子支持部材10の段差部12と係止部13との境界部分に塗布されたシール材30は、係止部13が塑性変形することにより、(α)係止部13と蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部との隙間、(β)段差部12の外周面と電極端子引き出し孔105cの内周面との隙間、および(γ)支持部11の端面と蓋105の表面105aにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部との隙間、に流れ込む。
その結果、電極端子支持部材10と蓋105との間の密封性が更に向上する。
仮に電極端子支持部材10から段差部12を省略した場合、係止部13は電極端子引き出し孔105cの裏面105b側のエッジに対応する位置を支点として屈曲する形で塑性変形することとなるが、当該屈曲部分は緩やかなカーブを有するため、係止部13が蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cのエッジ部分(蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部のうち、特に電極端子引き出し孔105cに近い部分)にはうまく当接することができず、蓋105の裏面105bから離間した状態となる。
これに対して、本実施形態では段差部12の端面と係止部13の外周面との境界線を支点として屈曲する形で塑性変形し、かつ、係止部13の外径R3は段差部12の外径R2よりも小さく、段差部12と係止部13との境界部分は蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cのエッジ部分からある程度(距離にしてR2とR3との差分だけ)離れた位置に配置される。そのため、係止部13は蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cのエッジ部分にも当接することが可能である。
このように、段差部12を形成することにより係止部13と蓋105の裏面105b(特に電極端子引き出し孔105cのエッジ部分)との当接がより確実に行われるので、電極端子支持部材10と蓋105との間の密封性が向上する。
第三貫装工程S1500は本発明に係る第三貫装工程の実施の一形態であり、電極端子101(電極端子102)を絶縁部材20の貫装孔21に貫装する工程である。
図9に示す如く、本実施形態では貫装孔21の内径R6は電極端子101・102の外径R7(図10参照)よりも大きいため、電極端子101(電極端子102)が絶縁部材20の貫装孔21に貫装された状態では電極端子101(電極端子102)の外周面と絶縁部材20の貫装孔21の内周面との間には隙間がある。
第三貫装工程S1500が終了したら、第二加工工程S1600に移行する。
第二加工工程S1600は本発明に係る第二加工工程の実施の一形態であり、貫通孔14において支持部11に対応する部分が縮径する(貫通孔14において支持部11に対応する部分の内径が小さくなる)ように支持部11を塑性変形させることにより、電極端子支持部材10の貫通孔14に貫装された絶縁部材20を弾性変形または塑性変形させ、絶縁部材20を電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面および絶縁部材20の貫装孔21に貫装された電極端子101(電極端子102)の外周面に当接させる工程である。
図10に示す如く、絶縁部材20が電極端子支持部材10の貫通孔14に貫装され、かつ電極端子101(電極端子102)が絶縁部材20の貫装孔21に貫装された状態で電極端子支持部材10の支持部11の外周面が全周にわたって窪むように塑性変形させると、電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面のうち支持部11に対応する部分が全周にわたって内側に向かって膨出する。
従って、貫通孔14の内周面のうち支持部11に対応する部分が絶縁部材20の外周面を押して絶縁部材20を弾性変形または塑性変形させることとなり、絶縁部材20の外周面が全周にわたって窪むとともに絶縁部材20の貫装孔21の内周面が全周にわたって膨出し、絶縁部材20の貫装孔21の内周面において膨出した部分が電極端子101(電極端子102)の外周面に当接する。
その結果、電極端子101(電極端子102)は電極端子支持構造1により容器103(蓋105)に脱落不能に支持される。
また、電極端子支持構造1と電極端子101(電極端子102)との隙間が閉塞され、容器103の内部に収容される内容物が電極端子支持構造1と電極端子101(電極端子102)との隙間を通って容器103の外部に漏洩することがない。
なお、第二加工工程S1600において電極端子支持部材10の支持部11の外周面が全周にわたって窪むように塑性変形させることにより電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面のうち支持部11に対応する部分を全周にわたって内側に向かって膨出させる具体的な方法としては、特開2005−183359号公報、特開2001−176495号公報、特開平7−127746号公報、特開平7−235289号公報、あるいは特開平8−250083号公報により開示されている方法を含む既知の方法を採用することが可能である。
以上の如く、電極端子支持構造1は、
電極端子101(電極端子102)を容器103に支持するものであって、
貫通孔14が形成され、容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装された状態で固定される電極端子支持部材10と、
絶縁材料からなり、電極端子101(電極端子102)を貫装する貫装孔21が形成され、電極端子支持部材10の貫通孔14に貫装される絶縁部材20と、
を具備し、
電極端子支持部材10は、
外径が電極端子引き出し孔105c(の直径)よりも大きく、電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装されたときに容器103の外部に配置される支持部11と、
外径が電極端子引き出し孔105cよりも小さく、電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装されたときに容器103の内部に配置される係止部13と、
を備え、
係止部13は、
電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装された状態で貫通孔14において係止部13に対応する部分が拡径するように塑性変形することにより、容器103の内周面(蓋105の裏面105b)における電極端子引き出し孔105cの周縁部に当接し、
支持部11は、
絶縁部材20が電極端子支持部材10の貫通孔14に貫装され、かつ電極端子101(電極端子102)が絶縁部材20の貫装孔21に貫装された状態で貫通孔14において支持部11に対応する部分が縮径するように塑性変形することにより、絶縁部材20を弾性変形または塑性変形させ、絶縁部材20を電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面および電極端子101(電極端子102)の外周面に当接させる。
このように構成することにより、容器103の内部の圧力の上昇に起因する容器103の内容物等の漏洩を防止することが可能である。
また、電極端子支持構造1の電極端子支持部材10は、
支持部11と係止部13とで挟まれる位置に形成され、外径が支持部11よりも小さくかつ係止部13よりも大きく、電極端子引き出し孔105cに貫装されたときに外周面が電極端子引き出し孔105cの内周面に当接する段差部12を備える。
このように構成することにより、係止部13と容器103(より厳密には、蓋105の裏面105bにおける電極端子引き出し孔105cの周縁部)の当接がより確実に行われるので、電極端子支持部材10と容器103(蓋105)との間の密封性が向上する。
また、電極端子支持部材10の段差部12の外周面には、電極端子引き出し孔105cの内周面に係合することにより容器103(蓋105)に対する電極端子支持部材10の周方向の回転および電極端子支持部材10の半径方向のずれを規制する係合突起(本実施形態では、複数の凸条)が形成される。
このように構成することにより、電極端子支持部材10が容器103により強固に固定されることとなり、電極端子支持部材10と容器103(蓋105)との係止部分(係合突起が蓋105に食い込む部分)の機械的強度が向上し、振動による電極端子支持部材10と容器103(蓋105)との間のゆるみを長期間にわたって防止することが可能であり、ひいては電極端子支持部材10と容器103(蓋105)との間の密封性が向上する。
また、電極端子101(電極端子102)のうち容器103の外部に突出している部分の外周面にネジを形成し、電極端子101(電極端子102)を他の部材と螺合させる場合には、電極端子101(電極端子102)が電極端子支持構造1を介して容器103に相対回転不能に固定されるので、他の部材との螺合が容易となる。
また、電極端子支持構造1は、
支持部11と係止部13との境界部分(本実施形態の場合、厳密には段差部12と係止部13との境界部分)に塗布されるシール材30を具備する。
このように構成することにより、電極端子支持部材10と蓋105との間の密封性が更に向上する。
特に、容器の形状等の制約から係止部と容器の内周面における電極端子引き出し孔の周縁部とが当接する面積を大きく設定することが困難な場合、あるいは容器の内部の圧力が大きい場合等に効果が大きい。
本実施形態の電極端子支持部材10の支持部11、段差部12および係止部13の外形は略円筒形状であるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明に係る電極端子支持部材の支持部、段差部および係止部の外形は多角形等でも良い。
本実施形態の電極端子支持部材10の支持部11の外径は軸線方向にわたって一定であるが、本発明はこれに限定されない。
すなわち、本発明に係る電極端子支持部材において少なくとも容器の外周面に当接する方の端部の外径が電極端子引き出し孔よりも大きければ電極端子支持部材が電極端子引き出し孔を通って容器の内部側に引き込まれないので、このような条件を満たしていれば電極端子支持部材において容器の外周面に当接する方の端部以外の部分の外径が電極端子引き出し孔よりも小さくても良い。
塑性変形前の係止部の軸線方向の長さは、塑性変形後に係止部が容器の内周面における電極端子引き出し孔の周縁部と当接する面積、ひいては電極端子支持部材と容器との間の密封性を決める重要な要素であり、電極端子支持部材と容器との間の密封性を向上させる観点からは塑性変形前の係止部の軸線方向の長さを極力長く設定することが望ましい。
しかし、塑性変形前の係止部の軸線方向の長さをあまり長くし過ぎると、塑性変形が困難となる、あるいは塑性変形後の係止部が他の部材等と干渉する、といった不都合も生じる。従って、想定される容器の内部の圧力あるいは電極端子支持部材の材質等を勘案し、塑性変形前の係止部の軸線方向の長さを適当な長さに設定することが望ましい。
以上の如く、本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態は、
電極端子支持構造1を用いて電極端子101(電極端子102)を容器103に支持する方法であって、
絶縁部材20を電極端子支持部材10に貫装する第一貫装工程S1100と、
電極端子支持部材10を容器103(の蓋105)に形成された電極端子引き出し孔105cに貫装する第二貫装工程S1300と、
電極端子支持部材10が電極端子引き出し孔105cに貫装された状態で、貫通孔14において係止部13に対応する部分が拡径するように係止部13を塑性変形させることにより、係止部13を容器103の内周面(本実施形態の場合、蓋105の裏面105b)における電極端子引き出し孔105cの周縁部に当接させる第一加工工程S1400と、
電極端子101(電極端子102)を絶縁部材20の貫装孔21に貫装する第三貫装工程S1500と、
貫通孔14において支持部11に対応する部分が縮径するように支持部11を塑性変形させることにより、電極端子支持部材10の貫通孔14に貫装された絶縁部材20を弾性変形または塑性変形させ、絶縁部材20を電極端子支持部材10の貫通孔14の内周面および絶縁部材20の貫装孔21に貫装された電極端子101(電極端子102)の外周面に当接させる第二加工工程S1600と、
を具備する。
このように構成することにより、容器103の内部の圧力の上昇に起因する容器103の内容物等の漏洩を防止することが可能である。
また、本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態は、
支持部11と係止部13との境界部分(本実施形態の場合、厳密には段差部12と係止部13との境界部分)にシール材30を塗布するシール材塗布工程S1200を具備する。
このように構成することにより、電極端子支持部材10と蓋105との間の密封性が更に向上する。
特に、容器の形状等の制約から係止部と容器の内周面における電極端子引き出し孔の周縁部とが当接する面積を大きく設定することが困難な場合、あるいは容器の内部の圧力が大きい場合等に効果が大きい。
本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態は第一貫装工程S1100、シール材塗布工程S1200、第二貫装工程S1300、第一加工工程S1400、第三貫装工程S1500、第二加工工程S1600の順にこれらの工程が行われる構成としたが、本発明はこれに限定されず、これらの工程が行われる順序を適宜変更することが可能である。
例えば、第二貫装工程S1300、第一貫装工程S1100、第三貫装工程S1500、シール材塗布工程S1200、第一加工工程S1400の順にこれらの工程が行われる構成としても良い。
本発明に係る電極端子支持構造および電極端子支持方法は、容器の内部と外部との間を電極端子を用いて通電する物品に広く適用される。
本発明に係る電極端子支持構造および電極端子支持方法を適用することが可能な物品の具体例としては、(a)リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の種々の二次電池、(b)リン酸形燃料電池(PAFC)、固体高分子形燃料電池(PEFC)、溶融炭酸形燃料電池(MCFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)等の種々の燃料電池、(c)電解コンデンサ(キャパシタ)、等が挙げられる。
本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態が適用されるリチウムイオン二次電池を示す斜視図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態における電極端子支持部材を示す図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態における絶縁部材を示す図。 本発明に係る電極端子支持方法の実施の一形態を示すフロー図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態の第一貫装工程終了時の状態を示す側面断面図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態のシール材塗布工程終了時の状態を示す側面断面図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態の第二貫装工程終了時の状態を示す側面断面図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態の第一加工工程終了時の状態を示す側面断面図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態の第三貫装工程終了時の状態を示す側面断面図。 本発明に係る電極端子支持構造の実施の一形態の第二加工工程終了時の状態を示す側面断面図。 従来の電極端子支持構造を示す側面断面図。
符号の説明
1 電極端子支持構造
10 電極端子支持部材
11 支持部
12 段差部
13 係止部
14 貫通孔
20 絶縁部材
21 貫装孔
101 電極端子
102 電極端子
103 容器
104 容器本体
105 蓋
105c 電極端子引き出し孔

Claims (13)

  1. 電極端子を容器に支持する電極端子支持構造であって、
    貫通孔が形成され、前記容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装された状態で固定される電極端子支持部材と、
    絶縁材料からなり、前記電極端子を貫装する貫装孔が形成され、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装される絶縁部材と、
    を具備し、
    前記電極端子支持部材は、
    外径が前記電極端子引き出し孔よりも大きく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の外部に配置される支持部と、
    外径が前記電極端子引き出し孔よりも小さく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の内部に配置される係止部と、
    を備え、
    前記係止部は、
    前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装された状態で前記貫通孔において前記係止部に対応する部分が拡径するように塑性変形することにより、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部に当接し、
    前記支持部は、
    前記絶縁部材が前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装され、かつ前記電極端子が前記絶縁部材の貫装孔に貫装された状態で前記貫通孔において前記支持部に対応する部分が縮径するように塑性変形することにより、前記絶縁部材を弾性変形または塑性変形させ、前記絶縁部材を前記電極端子支持部材の貫通孔の内周面および前記電極端子の外周面に当接させる電極端子支持構造。
  2. 前記電極端子支持部材は、
    前記支持部と前記係止部とで挟まれる位置に形成され、外径が前記支持部よりも小さくかつ前記係止部よりも大きく、前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに外周面が前記電極端子引き出し孔の内周面に当接する段差部を備える請求項1に記載の電極端子支持構造。
  3. 前記段差部の外周面には、前記電極端子引き出し孔の内周面に係合することにより前記容器に対する前記電極端子支持部材の周方向の回転および前記電極端子支持部材の半径方向のずれを規制する係合突起が形成される請求項2に記載の電極端子支持構造。
  4. 前記支持部と前記係止部との境界部分に塗布されるシール材を具備する請求項1に記載の電極端子支持構造。
  5. 前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面に前記シール材を予め塗布し、前記電極端子支持部材を前記電極端子引き出し孔に貫装することにより前記シール材を前記支持部と前記係止部との境界部分に塗布する請求項4に記載の電極端子支持構造。
  6. 前記段差部と前記係止部との境界部分に塗布されるシール材を具備する請求項2または請求項3に記載の電極端子支持構造。
  7. 前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面に前記シール材を予め塗布し、前記電極端子支持部材を前記電極端子引き出し孔に貫装することにより前記シール材を前記段差部と前記係止部との境界部分に塗布する請求項6に記載の電極端子支持構造。
  8. 貫通孔が形成され、容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装された状態で固定される電極端子支持部材と、
    絶縁材料からなり、電極端子を貫装する貫装孔が形成され、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装される絶縁部材と、
    を具備し、
    前記電極端子支持部材は、
    外径が前記電極端子引き出し孔よりも大きく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の外部に配置される支持部と、
    外径が前記電極端子引き出し孔よりも小さく、前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに前記容器の内部に配置される係止部と、
    を備える電極端子支持構造を用いて前記電極端子を前記容器に支持する電極端子支持方法であって、
    前記絶縁部材を前記電極端子支持部材に貫装する第一貫装工程と、
    前記電極端子支持部材を前記容器に形成された電極端子引き出し孔に貫装する第二貫装工程と、
    前記電極端子支持部材が前記電極端子引き出し孔に貫装された状態で、前記貫通孔において前記係止部に対応する部分が拡径するように前記係止部を塑性変形させることにより、前記係止部を前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部に当接させる第一加工工程と、
    前記電極端子を前記絶縁部材の貫装孔に貫装する第三貫装工程と、
    前記貫通孔において前記支持部に対応する部分が縮径するように前記支持部を塑性変形させることにより、前記電極端子支持部材の貫通孔に貫装された前記絶縁部材を弾性変形または塑性変形させ、前記絶縁部材を前記電極端子支持部材の貫通孔の内周面および前記絶縁部材の貫装孔に貫装された前記電極端子の外周面に当接させる第二加工工程と、
    を具備する電極端子支持方法。
  9. 前記電極端子支持部材は、
    前記支持部と前記係止部とで挟まれる位置に形成され、外径が前記支持部よりも小さくかつ前記係止部よりも大きく、前記電極端子引き出し孔に貫装されたときに外周面が前記電極端子引き出し孔の内周面に当接する段差部を備える請求項8に記載の電極端子支持方法。
  10. 前記段差部の外周面には、前記電極端子引き出し孔の内周面に係合することにより前記容器に対する前記電極端子支持部材の周方向の回転および前記電極端子支持部材の半径方向のずれを規制する係合突起が形成される請求項9に記載の電極端子支持方法。
  11. 前記支持部と前記係止部との境界部分にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備する請求項8に記載の電極端子支持方法。
  12. 前記段差部と前記係止部との境界部分にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備する請求項9または請求項10に記載の電極端子支持方法。
  13. 前記容器の外周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、前記容器の内周面における前記電極端子引き出し孔の周縁部、または前記電極端子引き出し孔の内周面にシール材を塗布するシール材塗布工程を具備する請求項8から請求項10までのいずれか一項に記載の電極端子支持方法。
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