JP5278683B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池の電極端子の周辺構造のシール性能に関するものである。 The present invention relates to a sealing performance of a peripheral structure of an electrode terminal of a secondary battery.
この種の二次電池は、例えば車載用としてリチウムイオン電池がモジュール化されており、一つのモジュールは、薄膜状の正極、負極及びセパレータが交互に層状に重ね合わされた電極束をセルケースに入れ電解液とともに密閉して一つの電池セルを形成し、この電池セルを複数個束ねることで構成されている。
例えば、電池セルの上面には電極束から延びる電極端子が突出しており、当該電極端子を取り付けて隣り合う電池セルの電極端子同士をバスバーにより接続して直列接続をなしてリチウムイオン電池をモジュール化する構成が知られている(特許文献1)。
In this type of secondary battery, for example, a lithium ion battery is modularized for in-vehicle use. In one module, an electrode bundle in which thin film-like positive electrodes, negative electrodes, and separators are alternately stacked is placed in a cell case. The battery is sealed together with an electrolytic solution to form one battery cell, and a plurality of battery cells are bundled.
For example, an electrode terminal extending from an electrode bundle protrudes from the upper surface of the battery cell, and the electrode terminal of the adjacent battery cell is connected by a bus bar by attaching the electrode terminal to form a lithium ion battery as a module The structure which performs is known (patent document 1).
ところで、このリチウムイオン電池は水に弱く、水分が電池セル内に入り込んでしまうと電解液の変質を引き起こし電池性能の低下を招くため、電池セル内に水分が入り込まないよう電池セルには高いシール性能が要求されている。
例えば、当該電極端子周辺部が樹脂の絶縁シール部材でシールされ、この絶縁シール部材が電極端子の廻り止めとしても機能するようにして四隅に電池セル上面の突起と嵌合する小孔部を設けた構成のリチウムイオン電池が知られている。
By the way, this lithium ion battery is vulnerable to water, and if water enters the battery cell, it will cause deterioration of the electrolyte and decrease the battery performance. Therefore, the battery cell has a high seal to prevent moisture from entering the battery cell. Performance is required.
For example, the periphery of the electrode terminal is sealed with a resin insulating seal member, and small holes that fit the protrusions on the upper surface of the battery cell are provided at the four corners so that the insulating seal member also functions as a detent for the electrode terminal. A lithium ion battery having the above configuration is known.
しかしながら、上記特許文献1に開示されるようにバスバーで電極端子同士を接続し、さらに電極端子周辺部を上述のように廻り止め機能とともに四隅に小孔部を有した絶縁シール部材でシールするよう構成した場合、バスバーの螺合による締結時に電極端子部に過大入力が入ると絶縁シール部材の四隅に設けた小孔部に応力が集中し、当該小孔部から電極端子或いはその周辺部に渡ってクラックが生じてしまう恐れがある。 However, as disclosed in Patent Document 1, the electrode terminals are connected to each other with a bus bar, and the periphery of the electrode terminals is sealed with an insulating seal member having a small hole portion at the four corners together with the anti-rotation function as described above. In this case, if excessive input is applied to the electrode terminal part during fastening by screwing the bus bar, stress concentrates on the small holes provided at the four corners of the insulating seal member, and extends from the small hole part to the electrode terminal or its peripheral part. There is a risk of cracking.
このようにクラックが電極端子或いはその周辺部にまで成長し、さらにシール部分にまで及んでしまうと、電池セル上面のシール性能は失われてしまい、電池セル内に水分が入り込んで電解液が変質し、電池性能の著しい低下を招くという問題がある。
例えば、電気自動車等で使用する電池パックは、複数の電池セルにより構成されるモジュールを複数並べて直列に接続して構成されているため、不具合の生じた電池セルがひとつでも接続されていると電池パック全体として要求される電力を十分に供給することができず、好ましいことではない。
When cracks grow to the electrode terminal or its peripheral part and further reach the seal part in this way, the sealing performance on the upper surface of the battery cell is lost, moisture enters the battery cell, and the electrolyte changes in quality. However, there is a problem that the battery performance is significantly lowered.
For example, a battery pack used in an electric vehicle or the like is configured by arranging a plurality of modules configured by a plurality of battery cells and connecting them in series, so that even if one defective battery cell is connected, the battery pack is used. The power required for the entire pack cannot be sufficiently supplied, which is not preferable.
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、電極端子周辺部のシール性能の向上を図った二次電池を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a secondary battery in which the sealing performance around the electrode terminal is improved.
上記の目的を達成するため、請求項1記載の二次電池は、電極束及び電解液をセルケースに入れ蓋部材によって密封して電池セルを形成する二次電池において、前記電極束で反応した電気を伝達する集電材と、前記集電材から前記蓋部材に設けられた貫通孔を貫通して延びるリベットと、前記リベットにより前記電池セルに固定された導電性のセル端子と、前記セル端子と接して前記電池セルの外部に突出し外周に螺刻された電極端子と、前記リベット及び前記電極端子の周囲に嵌合されて前記貫通孔の周縁と前記リベット及び前記電極端子との間の絶縁及びシールを行うとともに、前記蓋部材に形成された廻り止め部と係合する係合部を設けることで該電極端子の廻り止めをする絶縁シール部材とを備え、前記絶縁シール部材の前記電極端子と前記係合部との間の領域に脆弱部を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the secondary battery according to claim 1 reacts with the electrode bundle in a secondary battery in which an electrode bundle and an electrolytic solution are put in a cell case and sealed with a lid member to form a battery cell . a current collector for transmitting electricity, and the rivet from the current collector Ru extends through a through hole formed in said lid member, and the cell terminal of a fixed conductive to the battery cell by the rivet, the cell terminal insulation between the electrode terminal protrudes outside is threaded on the outer circumference of the battery cell, the peripheral and the rivet and the electrode terminals of the through hole is fitted around the rivet and the electrode terminals in contact with And an insulating seal member for preventing rotation of the electrode terminal by providing an engagement portion that engages with a rotation stop portion formed on the lid member, and the electrode end of the insulation seal member Characterized in that a weakened portion in the region between the engagement portion and.
請求項2記載の二次電池は、請求項1において、前記脆弱部は孔であることを特徴とする。
請求項3記載の二次電池は、請求項1において、前記脆弱部は前記絶縁シール部材を薄肉に形成してなることを特徴とする。
請求項4記載の二次電池は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記脆弱部は前記電極端子と複数の前記係合部との間の領域を延びて長尺に設けられていることを特徴とする。
A secondary battery according to
The secondary battery according to
A secondary battery according to a fourth aspect of the present invention is the rechargeable battery according to any one of the first to third aspects, wherein the fragile portion extends in a region extending between the electrode terminal and the plurality of engaging portions. It is characterized by.
請求項1記載の二次電池によれば、絶縁シール部材には係合部と電極端子との間に脆弱部が設けられているため、螺刻された電極端子に対して締結部材を螺合させる際に過大な締め付けトルクが入力されたとしても、係合部と脆弱部との間でクラックが生じるだけで電極端子の周囲にまでクラックが延びず電極端子周りのシール性が保持される。
これにより、電池セルのシール性能を良好に保持でき、電池性能の低減を防ぐことができる。
According to the secondary battery of the first aspect, since the insulating seal member is provided with the fragile portion between the engaging portion and the electrode terminal, the fastening member is screwed into the screwed electrode terminal. Even if an excessive tightening torque is input at the time, the crack does not extend to the periphery of the electrode terminal only by the generation of a crack between the engaging portion and the fragile portion, and the sealing performance around the electrode terminal is maintained.
Thereby, the sealing performance of a battery cell can be hold | maintained favorably and reduction of battery performance can be prevented.
請求項2、3記載の二次電池によれば、脆弱部は孔或いは絶縁シール部材を薄肉に形成してなるので、簡単な加工にして係合部から生じるクラックを電極端子のシール部分に到達する前に確実に吸収し阻止することができる。
請求項4記載の二次電池によれば、脆弱部は電極端子と複数の係合部との間の領域を延びて長尺に設けられているので、複数の係合部から生じるクラックが多様な入り方をしても、電極端子のシール部分にクラックが到達する前にクラックを長尺の脆弱部でより確実に吸収し阻止することができる。
According to the secondary battery described in
According to the secondary battery of the present invention, since the weakened portion extends in a region extending between the electrode terminal and the plurality of engaging portions, cracks generated from the plurality of engaging portions are various. Even if it is inserted smoothly, the crack can be more reliably absorbed and prevented by the long fragile portion before the crack reaches the seal portion of the electrode terminal.
また、このように長尺の脆弱部を設けるようにすれば、係合部毎に脆弱部を設ける場合と比べて脆弱部の数を少なくでき、脆弱部を容易に加工することができる。 In addition, by providing such a long fragile portion, the number of fragile portions can be reduced compared to the case where a fragile portion is provided for each engaging portion, and the fragile portion can be easily processed.
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
なお、以下の実施例では便宜上図1にある正極端子3a及び負極端子3bがある側を上として説明を行うが、本発明の実施にあたって当該モジュールがどのように載置されるかは任意である。
先ず、第一実施例について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following embodiments, the side where the
First, the first embodiment will be described.
図1は、本発明に係るリチウムイオン電池の平面図、図2は、リチウムイオン電池の側面図を示す。
リチウムイオン電池1は、薄膜状の正極、負極及びセパレータが交互に層状に重ね合うように巻かれた電極束を電解液とともに絶縁材耐熱樹脂の金属電槽(セルケース)に入れ蓋部材14によって密閉して一つの金属電池ケースに収納した電池セル2により構成され、図示しないものの、当該電池セル2を複数個並べ束ね、隣り合う電池セル2が一定の間隔をあけて配置されるように直列に接続してモジュール化されている。
FIG. 1 is a plan view of a lithium ion battery according to the present invention, and FIG. 2 is a side view of the lithium ion battery.
The lithium ion battery 1 includes a thin electrode-like positive electrode, a negative electrode, and an electrode bundle wound so that the separators are alternately stacked in a metal battery case (cell case) made of an insulating heat-resistant resin together with an electrolytic solution, and sealed with a
図2でみて電池セル2の上部両端には、正極から延びた正極端子3aと負極から延びた負極端子3bがそれぞれ設けられており、当該正極端子3aは隣り合う電池セル2の負極端子3bと、当該負極端子3bはさらに隣り合う電池セル2の正極端子3aと接続するようにバスバー(図示せず)が配設されている。
電池セル2の上面には、電極端子3から延びて例えば基板を接合するためのセル端子4が設けられている。セル端子4はリベット10により電池セル2の上面に固定されている。
As shown in FIG. 2, a
On the upper surface of the
導電性の電極端子3a、3b、リベット10及びセル端子4と蓋部材14との間には樹脂製の絶縁シール部材6が配設されている。この絶縁シール部材6の四隅には小孔部(係合部)8が設けられ、一方蓋部材14には対応する突起(廻り止め部)が設けられており、絶縁シール部材6は当該小孔部8を突起に係合させて電池セル2に固定されている。
図3は、電池セル上面のシール部分の概略構成図を示す。
Between the
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a seal portion on the upper surface of the battery cell.
同図に示すように、電池セル2の上面に突出している電極端子3はセル端子4と接しており、上述したように、セル端子4は蓋部材14の貫通孔15を貫通するリベット10により電池セル2の上面に固定されている。そして、これら電極端子3、リベット10及びセル端子4と蓋部材14との間に絶縁シール部材6が設けられている。
絶縁シール部材6は外パッキン12及び内パッキン16から構成され、これら外パッキン12及び内パッキン16により上記貫通孔15の周縁とリベット10間ひいては電池セル2の上面がシールされている。また、内パッキン16の下側には集電材18が設けられており、電極束で反応した電気を電極端子3に伝達している。
As shown in the figure, the
The
すなわち、外パッキン12の上側に電極端子3が設けられ、電極端子3から延びるセル端子4と集電材18とは絶縁シール部材6を挟んでリベット10により蓋部材14に固定されている。
図4は、第一実施例に係る電極端子周辺部の拡大図を示す。
上述したように、電極端子3から延びるセル端子4は樹脂製の絶縁シール部材6を挟みリベット10で蓋部材14に固定されている。
That is, the
FIG. 4 shows an enlarged view of the periphery of the electrode terminal according to the first embodiment.
As described above, the
同図に示すように、電極端子3及びリベット10には廻り止め用に平面視六角形状のフランジがそれぞれ形成されており、これら電極端子3及びリベット10の各フランジはそれぞれ絶縁シール部材6に嵌合されている。そして、絶縁シール部材6の四隅には小孔部8が蓋部材14の突起に対応して設けられている。
絶縁シール部材6の小孔部8と電極端子3との間に位置する領域には円形の脆弱部20が設けられている。すなわち、絶縁シール部材6の内側であって小孔部8と電極端子3との中間領域には、各小孔部8と電極端子3とを結ぶ線上に位置して円形の脆弱部20が設けられている。なお、脆弱部20は、例えば絶縁シール部材6に穿設された孔でもよく、或いは絶縁シール部材6を薄肉に形成したものであってもよい。
As shown in the figure, the
A circular
これにより、隣り合う電池セル2の電極端子3同士をバスバーで接続すべくナットを電極端子3に螺合させる際、過大な力が働くと電極端子3に近接する小孔部8に過大な応力が集中し、絶縁シール部材6の内側において小孔部8から電極端子3に向かってクラックが入る場合があるが、ここで生じたクラックは脆弱部20で確実に吸収され、クラックが一気に成長して電極端子3及びリベット10付近まで到達することが防止される。
Thereby, when the nut is screwed into the
このように、電池セル2の外面に設けられた絶縁シール部材6に過大な締め付け力によりクラックが生じても、脆弱部20を設けたことにより当該クラックがシール部分には及ばないこととなり、電池セル2上面のシール性能が維持され、電池性能の低下防止を図ることができる。
なお、同図に示すように、電極端子3a、3bのリベット10側にも同様に脆弱部20を設けるようにしてもよく、これによりクラックがシール部分に到達することをより一層防止することができる。
Thus, even if a crack occurs due to an excessive tightening force in the insulating
In addition, as shown in the figure, the
次に、第二実施例について説明する。
図5は、第二実施例に係る電極端子部周辺の拡大図を示す。
上記第一実施例と同様に、絶縁シール部材6の四隅に設けられた小孔部8と電極端子3との中間に位置する領域には平面視長円形(長尺)の脆弱部20’が設けられている。すなわち、第二実施例では絶縁シール部材6のうち電極端子3の周辺の小孔部8との中間に位置する領域の大部分が脆弱部20’で占められている。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 5 shows an enlarged view around the electrode terminal portion according to the second embodiment.
Similar to the first embodiment, a
これにより、小孔部8に過大な応力が集中し電池セル2の外面において絶縁シール部材6にクラックが生じることがあっても、平面視長円形の脆弱部20’でクラックは吸収されるので、やはりクラックが一気に成長して電極端子3及びリベット10付近まで到達することが防止される。
また、第二実施例に係る平面視長円形で形成される脆弱部20’は、第一実施例に係る複数の円形の脆弱部20に比べ、小孔部8と電極端子3との中間に位置する領域を占める部分が大きいため、複数の小孔部8から生じるクラックの入り方が多様であっても脆弱部20’でクラックを吸収することができ、クラックが一気に電極端子3及びリベット10にまで及んでしまうことをより確実に避けることができる。
Thereby, even if excessive stress is concentrated in the
Further, the
このように、電池セル2の外面に設けられた絶縁シール部材6にクラックが生じても、脆弱部20’を設けたことによりクラックは一気にシール部分に及ばないこととなり、電池セル2のシール性能が維持され、やはり電池性能の低下防止を図ることができる。
なお、同図に示すように、電極端子3a、3bのリベット10側にも同様に脆弱部20’を設けるようにしてもよく、これによりクラックがシール部分に到達することをより一層防止することができる。
Thus, even if a crack occurs in the insulating
In addition, as shown in the figure, a fragile portion 20 'may be provided on the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施形態を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、電池要素が層状に巻かれた電池形式のものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、積層などその他の形式の電池に対しても本発明を適用可能である。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the embodiment of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the battery type in which the battery elements are wound in layers has been described as an example. Is possible.
また、小孔部8は絶縁シール部材6の四隅に設けられているが、絶縁シール部材6の四隅に限定されることなく、廻り止めとして機能すればよい。
また、ここでは絶縁シール部材6に小孔部8を形成し、小孔部8に蓋部材14の突起を係合させるように構成しているが、これとは逆に蓋部材14に小孔部(廻り止め部)を形成するとともに絶縁シール部材6に突起(係合部)を設けるようにしてもよい。
The
Here, the
また、上記第一実施例では、小孔部8側の電極端子3の周辺部に設けた脆弱部20は2つであったが、脆弱部20の数は3つ以上であってもよく、脆弱部20、20’は絶縁シール部材6の応力が集中する部分と電極端子3及びリベット10との中間に位置する領域に設けられていればよい。
また、上記実施形態では、脆弱部20、20’の形状が円形又は平面視長円形であったが、これらの形状に限定されるわけではなく、脆弱部は絶縁シール部材6の応力が集中する部分と電極端子3及びリベット10との中間に位置する領域を占めるものであれば如何なる形状であってもよい。
Moreover, in the said 1st Example, although the
Moreover, in the said embodiment, although the shape of the
1 リチウムイオン電池
2 電池セル
3a、3b 電極端子
4 セル端子6 絶縁シール部材
8 小孔部(係合部)
10 リベット
14 蓋部材
20、20’ 脆弱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10
Claims (4)
前記電極束で反応した電気を伝達する集電材と、
前記集電材から前記蓋部材に設けられた貫通孔を貫通して延びるリベットと、
前記リベットにより前記電池セルに固定された導電性のセル端子と、
前記セル端子と接して前記電池セルの外部に突出し外周に螺刻された電極端子と、
前記リベット及び前記電極端子の周囲に嵌合されて前記貫通孔の周縁と前記リベット及び前記電極端子との間の絶縁及びシールを行うとともに、前記蓋部材に形成された廻り止め部と係合する係合部を設けることで該電極端子の廻り止めをする絶縁シール部材とを備え、
前記絶縁シール部材の前記電極端子と前記係合部との間の領域に脆弱部を設けたことを特徴とする二次電池。 In a secondary battery in which a battery cell is formed by putting an electrode bundle and an electrolyte in a cell case and sealing with a lid member,
A current collector that transmits electricity reacted by the electrode bundle ;
A rivet Ru extends through a through hole formed in said lid member from said current collector,
A conductive cell terminal fixed to the battery cell by the rivet;
An electrode terminal that is in contact with the cell terminal and protrudes to the outside of the battery cell and is screwed on the outer periphery;
To engage the insulation and performs seal, detent portion formed on the lid member between the periphery and the rivet and the electrode terminals of the through hole is fitted around the rivet and the electrode terminal An insulating seal member for preventing rotation of the electrode terminal by providing an engaging portion;
A secondary battery comprising a weakened portion in a region between the electrode terminal and the engaging portion of the insulating seal member.
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