JP5527580B2 - 電池およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非水電解質二次電池などの電池およびその製造方法に関し、特にその蓋体の構造および製造方法に関する。

この種の電池として、例えば下記特許文献１に示す技術が提案されている。これは、電池要素を収納する電池ケースと、電池ケースの開口部を塞ぐ金属製（例えばアルミニウム製）の蓋板部材とを備え、電極端子を蓋板部材の外側に突出するよう挿通し、集電用部材が電池ケース内部に突出するよう蓋板部材の裏側に配置して、電極端子の端部を集電用部材に対してかしめることで、電極端子および集電用部材を蓋板部材に固定するよう構成している。そしてこのように構成した蓋板部材を、電池ケースの開口部を塞ぐよう固定する。

特開平８−７７９９９号公報

上記従来の電池のように、電極端子を集電用部材にかしめることで電極端子および集電用部材を蓋板部材に固定すると、かしめ力が蓋板部材に及んで、蓋板部材が変形してしまう場合がある。そうなると、蓋板部材と電池ケースの開口部との嵌め合い精度が低下し、蓋板部材を電池ケースの開口部にレーザー溶接する際に、溶接不良等が発生するという課題があった。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、電池ケースの開口部と蓋板部材との嵌め合い精度を確保して、蓋板部材を電池ケースの開口部にレーザー溶接する際の溶接不良を解消し得る電池およびその製造方法の提供を目的とする。

本発明は、電池要素を収納する電池ケースと、該電池ケースの開口部を塞ぐ蓋板部材とを備えた電池において、閉塞部材に形成されたかしめ部材挿通孔にかしめ部材が挿通され、前記かしめ部材がかしめによって前記閉塞部材に固定され、前記蓋板部材に形成された閉塞部材装着口部を前記閉塞部材が塞ぐように、該閉塞部材と前記蓋板部材とが溶接されていることを特徴としている。

上記構成において、蓋板部材とは別体の閉塞部材に、かしめによりかしめ部材が固定されている。すなわち上記構成とすることによって、予め閉塞部材にかしめ部材をかしめることができるので、かしめ力による蓋板部材の変形がなく、したがって電池ケースの開口部に対する蓋板部材の嵌め合い精度が確保される。

本発明は、電池要素を収納する電池ケースと、該電池ケースの開口部を塞ぐ蓋板部材とを備えた電池の製造方法において、閉塞部材に形成したかしめ部材挿通孔にかしめ部材を挿通し、前記かしめ部材をかしめて前記閉塞部材に固定した後に、前記蓋板部材に形成した閉塞部材装着口部を前記閉塞部材で塞ぐよう、該閉塞部材と前記蓋板部材とを溶接することを特徴としている。

上記方法によれば、かしめによって蓋板部材にかしめ部材を固定するのではなく、かしめによって予め閉塞部材にかしめ部材を固定したうえで、閉塞部材を蓋板部材に装着するから、蓋板部材にかしめ力が働かず、したがってかしめによって蓋板部材が変形することがなく、電池ケースの開口部に対する蓋板部材の嵌め合いの精度を確保することができる。

本発明の電池によれば、蓋板部材とは別体の閉塞部材に、かしめによりかしめ部材が固定されているので、かしめ力による蓋板部材の変形がなく、したがって電池ケースの開口部に対する蓋板部材の嵌め合い精度を確保することができる。

本発明の電池の製造方法によれば、かしめによって蓋板部材にかしめ部材を固定するのではなく、かしめによって予め閉塞部材にかしめ部材を固定したうえで、閉塞部材を蓋板部材に装着するから、蓋板部材にかしめ力が働かず、したがってかしめによって蓋板部材が変形することがなく、電池ケースの開口部に対する蓋板部材の嵌め合いの精度を確保することができる。

本発明の第一の実施形態を示す電池の斜視図 同じく端子構造部の断面図 同じく端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図 同じく端子構造部を蓋板部材に装着した状態の平面図 本発明の第二の実施形態を示す電池の端子構造部の断面図 同じく端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図 同じく端子構造部を蓋板部材に装着した状態の平面図 本発明の第三の実施形態を示す電池の端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図 本発明の第四の実施形態を示す電池の端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図

以下、本発明の実施形態に係る電池を、非水電解質二次電池を例に、図面に基づいて説明する。まず、図１ないし図４に基づいて第一の実施形態を説明する。図１は本発明の第一の実施形態を示す非水電解質二次電池の斜視図、図２は端子構造部の断面図、図３は端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図、図４は端子構造部を蓋板部材に装着した状態の平面図である。

これらの図に示すように、非水電解質二次電池１は、電池要素１１を収納する電池ケース１２と、電池ケース１２の開口部１２１を塞ぐ蓋板部材１３と、端子構造部２とを備えている。電池要素１１は、例えば長円筒形巻回型に形成されたタイプのものが用いられている。電池ケース１２は角形筒状に形成されて、一方側が開放されて前記開口部１２１が形成されている。なお電池ケース１２は、ステンレス鋼板やアルミニウム合金板等から形成されている。

この開口部１２１を密封するように、端子構造部２を備えた前記蓋板部材１３が装着されている。蓋板部材１３は開口部１２１の形状に応じて矩形に形成され、その四辺に開口部１２１の内側に重ねるようにして嵌め込まれる周壁１３１が一体的に立設されている。蓋板部材１３は、ステンレス鋼板やアルミニウム合金板等からなる。蓋板部材１３の周壁１３１は、開口部１２１の内側に、例えばレーザー溶接によって固着される。蓋板部材１３の蓋板面１３２の両端部寄りのそれぞれに矩形の閉塞部材装着口部（以下「装着口部」と称す）１３３が、その周囲に蓋板面１３２の一部を残して形成されている。各装着口部１３３に、それぞれ端子構造部２が装着されている。

ここで端子構造部２の構成を説明する。なお、各端子構造部２の構成は、蓋板部材１３の幅方向Ｂで対称形状になるだけで、基本的構成は同様であるから、図２ないし図４に示す一方の端子構造部２の説明をもって、他方の端子構造部２の説明に兼用する。

端子構造部２は、装着口部１３３の開口面積よりもわずかに大きな面積に形成されて装着口部１３３を密封する閉塞部材（この場合、金属板が用いられているが、樹脂板であってもよい）２１と、ボルト状の軸体２２１の途中に端子板２２２を有した電極端子２２と、集電用部材２３と、絶縁用パッキン２４とから構成されている。

閉塞部材２１は、ステンレス鋼板やアルミニウム合金板等から一枚の平板に形成されている。集電用部材２３は、正極側として用いる場合はアルミニウム合金板、負極側として用いる場合は銅合金板やニッケル合金板等から形成される。集電用部材２３は、平板状に形成された被取付部２３１と、被取付部２３１の一方の端部から直角方向に一体的に延長されて電池要素１１に接続される接続部２３２とから形成されている。被取付部２３１の略中心には、電極端子２２の軸体２２１の一端部側を挿通可能とする孔２３１ａが形成されている。

絶縁用パッキン２４は、端子板２２２に接してその裏側（集電用部材２３の被取付部２３１側）の一部で軸体２２１を覆う端子側パッキン２４１と、被取付部２３１をその表側（端子板２２２側）で全面的に覆う集電用部材側パッキン２４２の組合わせから構成されている。

端子側パッキン２４１は、閉塞部材２１の中心に形成された孔２１ａに内嵌する小径部２４１ａと、電極端子２２の裏面に当接する大径部２４１ｂとから一体的に形成されている。集電用部材側パッキン２４２には、電極端子２２の軸体２２１の一端部側を挿通する孔２４２ａが形成されて、閉塞部材２１の裏面に当接する平板部２４２１を有する。平板部２４２１の三辺に、電池ケース１２の内方に向けて立上がる壁部２４２２が一体的に形成されている。

軸体２２１の一端部側が端子側パッキン２４１、集電用部材側パッキン２４２の平板部２４２１を挿通して、集電用部材２３の被取付部２３１の裏側からかしめられている。このように、軸体２２１の一端部が集電用部材２３の被取付部２３１の裏側からかしめられているという構成により、端子構造部２は、閉塞部材２１、電極端子２２、集電用部材２３、および絶縁用パッキン２４が一体化されたユニットとして構成されている。よって、この実施形態では、軸体２２１がかしめ部材に相当する。

端子構造部２を製造する手順は、軸体２２１の一端部側に端子側パッキン２４１を装着し、その小径部２４１ａを閉塞部材２１の中心に形成された孔２１ａに内嵌し、軸体２２１の一端部側を、孔２４２ａを通過させて集電用部材側パッキン２４２を装着し、さらに軸体２２１の一端部側を、孔２３１ａを通過させて集電用部材２３の被取付部２３１を集電用部材側パッキン２４２に重ねる。この状態での略中心には、電極端子２２の軸体２２１の一端部をかしめる。このようにすることにより、端子構造部２は、閉塞部材２１、電極端子２２、集電用部材２３、および絶縁用パッキン２４を一体化したユニットとする。

このようにユニット化された端子構造部２において、その閉塞部材２１の端部が蓋板部材１３の装着口部１３３の裏面側から当て、装着口部１３３の開口端部と閉塞部材２１の表面側とがレーザー溶接されて一体化されている。そして閉塞部材２１は、装着口部１３３の開口面積よりもわずかに大きな面積に形成されているから、装着口部１３３の開口を塞ぐことができる。続いて蓋板部材１３を電池ケース１２の開口部１２１に装着してレーザー溶接により固定する。すなわち電極端子２２は蓋板部材１３から外側に露出し、集電用部材２３は電池ケース１２の内部に位置する。

蓋板部材１３に装着するのに先立って、軸体２２１を閉塞部材２１に対してかしめにより固定するから、蓋板部材１３にかしめ力が及ぶことがない。したがって蓋板部材１３の変形がなく、蓋板部材１３の開口部１２１に対する嵌め合いの精度を向上させることができる。

次に、図５ないし図７に基づいて、本発明の第二の実施形態を説明する。図５は本発明の第二の実施形態を示す電池の端子構造部の断面図、図６は端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図、図７は端子構造部を蓋板部材に装着した状態の平面図である。

第二の実施形態では、端子構造部３がかしめ部材３１およびバスパー３２を有して、端子構造部３の電極端子３３と集電用部材３４とが幅方向に位置ずれして配置されている。第一の実施形態では、電極端子２２の軸体２２１の一端部をかしめることで閉塞部材２１、電極端子２２、集電用部材２３、および絶縁用パッキン２４を一体化した。これに対して第二の実施形態の端子構造部３では、電極端子３３とは別のかしめ部材３１の集電用部材側端部が、接続部３４２を有する集電用部材３４の被取付部３４１にかしめられて、閉塞部材３５、電極端子３３、集電用部材３４、絶縁用パッキン３６、およびバスパー３２が一体化されている。電池ケース１２および蓋板部材１３の他の構成は、第一の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。

さらに詳述すると、閉塞部材３５の表面側に端子側パッキン３６１が重ねられ、端子側パッキン３６１の表面側にバスパー３２が重ねられ、ボルト状の電極端子３３の頭部３３１が端子側パッキン３６１の一方側に埋設され、電極端子３３の胴部３３２がバスパー３２の孔３２ａを貫通してバスパー３２の表面から露出している。端子側パッキン３６１はバスパー３２よりも大きな面積に形成された板状部３６１１と、閉塞部材３５の孔３５ａに挿入される筒状部３６１２とから一体的に形成されている。電極端子３３の頭部３３１は、板状部３６１１に埋設されている。

閉塞部材３５の裏面には集電用部材側パッキン３６２の平板部３６２１が重ねられ、平板部３６２１の裏面には集電用部材３４の被取付部３４１が重ねられている。かしめ部材３１が、バスパー３２の孔３２ｂ、端子側パッキン３６１の孔３６１ａ、閉塞部材３５、集電用部材側パッキン３６２の平板部３６２１の孔３６２１ａ、および集電用部材３４の被取付部３４１の孔３４１ａを貫通して、かしめ部材３１の一端側端部（電池ケース１２の内部側端部）が被取付部３４１にかしめられ、かしめ部材３１の他端側端部（電池ケース１２の外部側端部）がバスパー３２にかしめられている。この構成により、電極端子３３、バスパー３２、端子側パッキン３６１、閉塞部材３５、集電用部材側パッキン３６２、および集電用部材３４を一体化した端子構造部３のユニットが構成されている。

そして、図６に示すように、端子構造部３の閉塞部材３５の端部を蓋板部材１３の装着口部３５１の裏面側から当てて、装着口部３５１の開口端部と閉塞部材３５の表面側とがレーザー溶接されて一体化されている。閉塞部材３５は、装着口部３５１の開口面積よりもわずかに大きな面積に形成されているから装着口部３５１の開口を塞ぐことができる。

続いて蓋板部材１３を電池ケース１２の開口部１２１に装着して、レーザー溶接により固定する。すなわち電極端子３３は蓋板部材１３から外側に露出し、集電用部材３４は電池ケース１２の内部に位置する。この構成においても、蓋板部材１３に装着するのに先立って、かしめ部材３１を閉塞部材３５に対してかしめにより固定するから、蓋板部材１３にかしめ力が及ぶことがない。したがって蓋板部材１３の変形がなく、蓋板部材１３の開口部１２１に対する嵌め合いの精度を向上させることができる。

次に第三の実施形態を、図８に基づいて説明する。図８は本発明の第三の実施形態を示す電池の端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図である。第三の実施形態における端子構造部３の構造は、第二の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。第二の実施形態では、閉塞部材３５を蓋板部材１３の装着口部３５１の裏面側から当てて固定しているのに対して、第三の実施形態では、閉塞部材３５を蓋板部材１３の装着口部３５１の表側（外側）から当てて、蓋板部材１３の外側からレーザー溶接により固定している。この構成においても、蓋板部材１３に装着するのに先立って、かしめ部材３１を閉塞部材３５に対してかしめにより固定するから、蓋板部材１３にかしめ力が及ぶことがない。したがって蓋板部材１３の変形がなく、蓋板部材１３の開口部１２１に対する嵌め合いの精度を向上させることができる。

第四の実施形態を、図９に基づいて説明する。図９は、本発明の第四の実施形態を示す電池の端子構造部を蓋板部材に装着した状態の断面図である。第四の実施形態における端子構造部３の構造は、第二の実施形態および第三の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。

第四の実施形態では、蓋板部材１３の装着口部３５１の裏側の縁部に閉塞部材３５を載置するための載置片３５１１を溶接等により固定している。閉塞部材３５の大きさ形状が装着口部３５１の大きさ形状と合致するよう形成されており、閉塞部材３５が装着口部３５１に内嵌されるようにして載置片３５１１に載置され、閉塞部材３５と装着口部３５１との嵌合部分が表面側からレーザー溶接されている。

この構成においても、蓋板部材１３に装着するのに先立って、かしめ部材３１を閉塞部材３５に対してかしめにより固定するから、蓋板部材１３にかしめ力が及ぶことがない。したがって蓋板部材１３の変形がなく、蓋板部材１３の開口部１２１に対する嵌め合いの精度を向上させることができる。

１…非水電解質二次電池、１２…電池ケース、２…端子構造部、１１…電池要素、１３…蓋板部材、２１，３５…閉塞部材、２２…電極端子、２３…集電用部材、２４…絶縁用パッキン、３１…かしめ部材、３２…バスパー、１２１…開口部、１３２…蓋板面、１３３…装着口部、２２１…軸体、２３１…被取付部、２３２…接続部、２４１…端子側パッキン、２４２…集電用部材側パッキン、２４２１…平板部、２４２２…壁部

Claims (2)

1. 電池要素を収納する電池ケースと、該電池ケースの開口部を塞ぐ蓋板部材とを備えた電池において、
   閉塞部材に形成されたかしめ部材挿通孔にかしめ部材が挿通され、前記かしめ部材がかしめによって前記閉塞部材に固定され、前記蓋板部材に形成された閉塞部材装着口部を前記閉塞部材が塞ぐように、該閉塞部材と前記蓋板部材とが溶接されていることを特徴とする電池。
2. 電池要素を収納する電池ケースと、該電池ケースの開口部を塞ぐ蓋板部材とを備えた電池の製造方法において、
   閉塞部材に形成したかしめ部材挿通孔にかしめ部材を挿通し、前記かしめ部材をかしめて前記閉塞部材に固定した後に、前記蓋板部材に形成した閉塞部材装着口部を前記閉塞部材で塞ぐよう、該閉塞部材と前記蓋板部材とを溶接することを特徴とする電池の製造方法。
   

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