JP5852926B2 - 蓄電素子及びスペーサ - Google Patents

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Description

本発明は、充放電可能な蓄電素子及び該蓄電素子で用いられるスペーサに関する。特に、本発明は、ケースに固定された集電体によって電極体がケース内で支持された構造を有する蓄電素子及び該蓄電素子で用いられるスペーサに関する。
近年、各種機器の電力源として、充放電可能な蓄電素子が採用されている。蓄電素子は、電極体と、該電極体に電気的に接続された一対の集電体と、電極体及び一対の集電体を収容したケースと、該ケースの外部に配置された一対の外部端子とを備える。
電極体は、電気絶縁性を有するセパレータと、該セパレータを間に挟んで重ね合わされた正極板及び負極板とを含んでいる。正極板及び負極板は、第一方向に相対的に位置ずれした状態で配置されている。これにより、第一方向における電極体の一方の端部には、正極板のみが積層された正極リード部が形成されている。これに対し、第一方向における電極体の他方の端部には、負極板のみが積層された負極リード部が形成されている。
集電体は、電極体の正極リード部又は負極リード部に接続される第一接続部と、該第一接続部から延出され、ケースに固定された状態で外部端子に接続される第二接続部とを備える。これにより、電極体の正極板と外部端子とが集電体を介して導通可能となり、電極体の負極板と外部端子とが集電体を介して導通可能となる(特許文献1)。
ところで、蓄電素子は、駆動時に振動が発生する機器(例えば、ハイブリッド電気自動車(HEV)、電気自動車(EV)、電動バイク、航空機、船舶等の各種機器)の電源として搭載される場合がある。この種の機器に上記構成の蓄電素子が搭載された場合、機器の振動で集電体や電極体が破損してしまうおそれがある。
具体的に説明すると、電極体は、ケースに固定された一対の集電体に吊り下げられた状態になっている。そのため、電極体は、機器の振動で集電体と一緒にケース内で揺れ動いてしまう。これに伴い、集電体の第二接続部や、該第二接続部と第一接続部との境界近傍に、曲げ応力(曲げ作用)が繰り返し生じる。そのため、集電体が疲労破壊(破断)してしまうおそれがある。
また、上述の如く、電極体が集電体と一緒に揺れ動くと、電極体と集電体の第一接続部との配置が相対的に変化する。そのため、電極体と集電体の第一接続部との接続部分が捻れ、該接続部分で正極板又は負極板が破れてしまうおそれもある。
特開2011−14276号公報
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる蓄電素子及び該蓄電素子で用いられるスペーサを提供することを課題とする。
本発明に係る蓄電素子は、
互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、
それぞれが接続部を有し、それぞれが該接続部にて正極板及び負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体と、
電極体及び一対の集電体を収容するケースであって、該ケース内で電極体が一対の集電体によって支持されるケースと、
一対の集電体の接続部よりも先端側の部位間の間隔を保持する間隔保持部とを備える。
かかる構成によれば、一対の集電体の先端側の部位間の間隔は、間隔保持部によって一定又は略一定に保たれる。すなわち、それぞれ集電体の先端側の部位が内側(相手方の集電体に向かう方向、すなわち、電極体を圧縮する方向)に変位することが間隔保持部によって規制される。そのため、集電体と電極体との相対的な配置が間隔保持部によって維持される。これにより、蓄電素子が振動環境下に設置され、集電体及び電極体が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる。
ここで、本発明に係る蓄電素子の一態様として、
間隔保持部は、ケース内で一対の集電体を連結するスペーサである
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体の先端側の部位間の間隔は、スペーサによって一定又は略一定に保たれる。すなわち、それぞれ集電体の先端側の部位が内側(相手方の集電体に向かう方向、すなわち、電極体を圧縮する方向)に変位することがスペーサによって規制される。そのため、集電体と電極体との相対的な配置がスペーサによって維持される。これにより、蓄電素子が振動環境下に設置され、集電体及び電極体が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる。
この場合、
スペーサは、ケースの内面に直接的又は間接的に接触する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するスペーサがケースの内面に直接的又は間接的に接触する。これにより、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる。
さらにこの場合、
スペーサは、ケース内で突っ張り、ケース内で固定される
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するスペーサが効果的にケース内で固定される。これにより、振動の影響による集電体や該集電体に接続される電極体の破損をより効果的に防止することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の他態様として、
スペーサは、可撓性を有し、撓みによってケース内で突っ張ることができる程度に全長が伸び、ケース内で固定される
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するスペーサの撓みによって全長が伸びる。これにより、スペーサを撓ませた場合にスペーサがケースの内面に対して突っ張る力を、常態の場合に比べて高めることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、
両端部よりも中央部が凸となる形状を有し、
中央部がケースの内面に支持され、且つ、両端部が一対の集電体から直接又は間接に力を受けることにより、撓む
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、該スペーサが連結する集電体から直接又は間接に力を受けることにより撓む。これにより、スペーサを撓ませるための部材として、集電体を利用することができる。なお、中央部とは、両端部の間におけるいずれかの箇所という広い意義である。従って、最も凸となる箇所がスペーサの中間点よりも両端部のいずれか側にずれた位置であってもよい。
この場合、
ケースは、電極体、一対の集電体及びスペーサが挿入される開口部と、該開口部と対向する底部とを有し、
スペーサは、
両端部よりも中央部が凸となる形状を有し、
中央部が底部に支持され、且つ、両端部が開口部から挿入された一対の集電体から直接又は間接に力を受けることにより、撓む
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、ケースの開口部から挿入された集電体から直接又は間接に力を受けることにより撓む。これにより、集電体が挿入されていない状態ではスペーサの全長が伸びていない。そのため、スペーサのケースへの挿入を円滑に行うことができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
スペーサは、
両端部よりも中央部が凹となる形状を有し、
両端部がケースの内面に支持され、且つ、中央部が一対の集電体から直接又は間接に力を受けることにより、撓む
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、該スペーサが連結する集電体から直接又は間接に力を受けることにより撓む。例えば、スペーサが電極体を介して集電体から力を受ける場合、すなわち、電極体がスペーサに力を加えることで、スペーサが撓むようにする場合、スペーサを撓ませるための部材として、もともとケース内に収容される電極体を利用することができる。
この場合、
ケースは、電極体、一対の集電体及びスペーサが挿入される開口部と、該開口部と対向する底部とを有し、
スペーサは、
両端部よりも中央部が凹となる形状を有し、
両端部が底部に支持され、且つ、中央部が開口部から挿入された一対の集電体から直接又は間接に力を受けることにより、撓む
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、ケースの開口部から挿入された集電体から直接又は間接に力を受けることにより撓む。例えば、スペーサが電極体を介して集電体から力を受ける場合、すなわち、電極体がスペーサに力を加えることで、スペーサが撓むようにする場合、スペーサは、ケースの開口部から挿入された電極体から力を受けることにより撓む。これにより、電極体が挿入されていない状態ではスペーサの全長が伸びていない。そのため、スペーサのケースへの挿入を円滑に行うことができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、それぞれが集電体の先端部に結合される一対の結合部と、該一対の結合部を繋ぐ架橋部とを備え、
該架橋部が可撓性を有する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、集電体の先端部は、振動による振れ幅が最も大きく、集電体の先端部側に接続される極板ほど破損が生じやすい。しかしながら、スペーサは、一対の集電体の先端部に結合される一対の結合部間を繋ぐ架橋部が撓みによってその全長が伸びる。これにより、一対の集電体の先端部の間隔を一定に保つとともに、振動の影響による集電体や該集電体に接続される電極体の破損を効果的に防止することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、それぞれが一対の集電体のうちの対応する集電体に結合される一対の結合部を有し、
一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、集電体との協働により膨出する変形部を有し、
スペーサは、変形部の膨出によってケース内で突っ張り、ケース内で固定される
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するスペーサが該スペーサが有する変形部の膨出によってケース内で固定される。これにより、振動の影響による集電体や該集電体に接続される電極体の破損を防止することができる。
この場合、
スペーサは、変形部の膨出によってケース内で突っ張ることができる程度に全長が伸び、ケース内で固定される
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するスペーサの変形部の膨出によって全長が伸びる。これにより、変形部を膨出させた場合にスペーサがケースの内面に対して突っ張る力を、常態の場合に比べて高めることができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
変形部は、集電体と干渉することにより膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、該スペーサが連結する集電体と干渉することによって変形部が膨出する。これにより、変形部を膨出させるための部材として、集電体を利用することができる。
この場合、
一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
主壁部と、
該主壁部と間隔をあけて対向する変形部と、
主壁部と変形部とを繋ぐ側部であって、間隔に集電体の先端部を挿入可能とする側部とを備え、
変形部は、間隔に挿入された集電体の先端部と干渉することにより、膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサの変形部は、集電体を挿入するための間隔で集電体と干渉することによって膨出する。これにより、変形部を膨出させるための部材として、より効果的に集電体を利用することができる。
さらにこの場合、
一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
主壁部と、
変形部と、
側部と、
主壁部及び変形部のうちの少なくとも何れか一方に、主壁部及び変形部のうちの他方に向けて突出するようにして設けられる凸部とを備え、
変形部は、間隔に挿入された集電体の先端部と凸部とが干渉することにより、膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、主壁部及び変形部の少なくとも何れか一方に凸部を設けるとの簡単な構成で、変形部を膨出させることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
ケースは、電極体、一対の集電体及びスペーサが挿入される開口部と、該開口部と対向する底部とを有し、
スペーサは、底部に配置され、
変形部は、開口部から挿入された集電体の先端部が間隔に挿入されることにより、膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサの変形部は、ケースの開口部から挿入された集電体の先端部が間隔に挿入されることで膨出する。これにより、集電体の先端部が挿入されていない状態ではスペーサの全長が伸びていない。そのため、スペーサのケースへの挿入を円滑に行うことができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
一対の結合部のそれぞれが変形部を有する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体が結合する一対の結合部のそれぞれが膨出する変形部を有している。これにより、一対の集電体を連結するスペーサの全長がより効果的に伸びる。そのため、振動の影響による集電体や該集電体に接続される電極体の破損をより効果的に防止することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、一対の結合部と、該一対の結合部を繋ぐ架橋部とを備え、
一対の結合部は、それぞれが集電体の先端部に結合される
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、集電体の先端部は、振動による振れ幅が最も大きく、集電体の先端部側に接続される極板ほど破損が生じやすい。しかしながら、スペーサは、一対の集電体の先端部に結合される一対の結合部間を繋ぐ架橋部が撓みによってその全長が伸びる。これにより、一対の集電体の先端部の間隔を一定に保つとともに、振動の影響による集電体や該集電体に接続される電極体の破損を効果的に防止することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、一対の集電体のうちの一方の集電体の所定部位に結合される第一結合部及び一対の集電体のうちの他方の集電体の所定部位に結合される第二結合部を有し、
第一結合部及び第二結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、一対の集電体のうちの対応する集電体の所定部位のみに結合可能である
ような構成を採用することができる。
この場合、
一方の集電体の所定部位と他方の集電体の所定部位とは、形状、大きさ又は配置の少なくとも一つが異なる
ような構成を採用することができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
第一結合部と第二結合部とは、形状、大きさ又は配置の少なくとも一つが異なる
ような構成を採用することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、第一結合部と第二結合部とを繋ぐ架橋部をさらに備える
ような構成を採用することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
スペーサは、それぞれが一対の集電体のうちの対応する集電体に結合される一対の結合部及び該一対の結合部を繋ぐ架橋部を有し、
架橋部は、
それぞれが一対の結合部を繋ぐ一対の梁部であって、互いに間隔をあけて配置される一対の梁部と、
該一対の梁部を互いに連結する少なくとも一つの梁連結部とを備える
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、梁部同士が梁連結部によって連結されることで、架橋部の剛性が高まり、架橋部の変形が防止される。これにより、一対の集電体がスペーサに確実に拘束され、集電体や電極体の破損を確実に防止することができる。
この場合、
スペーサは、梁連結部を複数備える
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、架橋部の剛性を確実なものとすることができる。これにより、一対の集電体がスペーサに確実に拘束され、集電体や電極体の破損をより確実に防止することができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の形態として、
間隔保持部は、一対の集電体のそれぞれの先端側の部位のうち、相手方の集電体を向く面を係止する、ケース内に形成された係止構造である
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体の先端側の部位間の間隔は、ケース内に形成された係止構造によって一定又は略一定に保たれる。すなわち、それぞれ集電体の先端側の部位が内側(相手方の集電体に向かう方向、すなわち、電極体を圧縮する方向)に変位することがケース内の係止構造によって規制される。そのため、集電体と電極体との相対的な配置がケース内の係止構造によって維持される。これにより、蓄電素子が振動環境下に設置され、集電体及び電極体が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる。
この場合、
係止構造は、一対の集電体のそれぞれの先端側の部位のうち、相手方の集電体を向く面と反対側の面も係止する
ような構成を採用することができる。
一般的に、電極体は、引っ張り方向よりも圧縮方向に弱い。そのため、電極体が破損するリスクは、電極体に引っ張り方向の力が加わる場合より、電極体に圧縮方向の力が加わる場合の方が高い。そのため、ケース内の係止構造の第一の目的は、それぞれ集電体の先端側の部位が内側(相手方の集電体に向かう方向、すなわち、電極体を圧縮する方向)に変位することを規制することである。しかしながら、電極体に引っ張り方向の力が加わることに対しても対策を講じておく方が好ましい。係止構造が、一対の集電体のそれぞれの前記先端側の部位のうち、相手方の集電体を向く面と反対側の面も係止することで、それぞれ集電体の先端側の部位が外側(相手方の集電体から離れる方向、すなわち、電極体を引っ張る方向)に変位することも規制することができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の形態として、
ケースは、電極体及び一対の集電体が挿入される開口部と、該開口部と対向する底部とを有し、
係止構造は、底部に形成された段差部である
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、一対の集電体のそれぞれの先端側の部位のうち、相手方の集電体を向く面は、ケースの底部に形成された段差部に係止される。これにより、集電体の先端側の部位の変位を規制することができる。
また、本発明に係るスペーサは、
正極板及び負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体を連結するためのスペーサであって、
それぞれが集電体に結合される一対の結合部と、該一対の結合部を繋ぐ架橋部とを備え、
該架橋部は、可撓性を有し、撓みによって全長が伸びる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するためのスペーサは、集電体に結合される一対の結合部を繋ぐ架橋部が撓むことで全長が伸びる。これにより、振動の影響による集電体や該集電体に接続される極板の破損を防止することができる。
ここで、本発明に係るスペーサの一態様として、
架橋部は、両端部よりも中央部が凸となる形状を有する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、架橋部の中央部が凸となる形状を有している。これにより、中央部に力を加えることで、架橋部が撓み、全長を伸ばすことができる。
また、本発明に係るスペーサの他態様として、
架橋部は、両端部よりも中央部が凹となる形状を有する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサは、架橋部の中央部が凹となる形状を有している。これにより、両端部に力を加えることで、架橋部が撓み、全長を伸ばすことができる。
また、本発明に係る別のスペーサは、
正極板及び負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体を連結するためのスペーサであって、
それぞれが集電体に結合される一対の結合部と、該一対の結合部を繋ぐ架橋部とを備え、
該一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、集電体との協働により膨出する変形部を有し、
該変形部の膨出によって全長が伸びる。
かかる構成によれば、一対の集電体を連結するためのスペーサは、集電体に結合される一対の結合部が集電体との協働により膨出する変形部を有する。これにより、振動の影響による集電体や該集電体に接続される極板の破損を防止することができる。
ここで、本発明に係るスペーサの一態様として、
一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
主壁部と、
該主壁部と間隔を開けて対向する変形部と、
主壁部と変形部とを繋ぐ側部であって、間隔に集電体の先端部を挿入可能とする側部とを備え、
変形部は、間隔に挿入された集電体の先端部と干渉することにより、膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、スペーサの変形部は、集電体を挿入するための間隔で集電体と干渉することによって膨出する。これにより、変形部を膨出させるための部材として、より効果的に集電体を利用することができる。
この場合、
一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
主壁部と、
変形部と、
側部と、
主壁部及び変形部のうちの少なくとも何れか一方に、主壁部及び変形部のうちの他方に向けて突出するようにして設けられる凸部とを備え、
変形部は、間隔に挿入された集電体の先端部と凸部とが干渉することにより、膨出する
ような構成を採用することができる。
かかる構成によれば、主壁部及び変形部の少なくとも何れか一方に凸部を設けるとの簡単な構成で、変形部を膨出させることができる。
以上のように、本発明によれば、振動の影響による集電体や該集電体に接続された電極体の破損を防止することができる。
図1は、第1実施形態に係る電池の全体斜視図である。 図2は、同電池の分解斜視図である。 図3は、同電池であって、ケース本体から電極体、集電体及びスペーサを取り出した状態の一部分解斜視図である。 図4は、同電池の下端部の部分拡大断面図である。 図5Aは、図4の4I−4I断面図であり、図5Bは、図4の4II−4II断面図である。 図6Aは、同スペーサの全体斜視図であり、図6Bは、同スペーサの平面図であり、図6Cは、同スペーサの正面図であり、図6Dは、同スペーサの底面図である。 図7は、第2〜第5実施形態に係る電池の全体斜視図である。 図8は、同電池の分解斜視図である。 図9は、同電池であって、ケース本体から電極体、集電体及びスペーサを取り出した状態の一部分解斜視図である。 図10は、第2実施形態に係る電池のスペーサの平面図である。 図11は、図10の10I−10I断面図である。 図12は、図11のA部拡大図である。 図13は、同電池であって、スペーサがケース本体に挿入された状態(蓋体でケース本体の開口部を閉じる前の状態)の部分断面図である。 図14は、図13のB部拡大図である。 図15は、同電池であって、スペーサがケース本体内の適正位置に配置された状態(蓋体でケース本体の開口部を閉じた状態)の部分断面図である。 図16は、図15のC部拡大図である。 図17は、別例に係るスペーサの平面図である。 図18は、図17の17I−17I断面図である。 図19は、図18のD部拡大図である。 図20は、同電池であって、スペーサがケース本体に挿入された状態(蓋体でケース本体の開口部を閉じる前の状態)の部分断面図である。 図21は、図20のE部拡大図である。 図22は、同電池であって、スペーサがケース本体内の適正位置に配置された状態(蓋体でケース本体の開口部を閉じた状態)の部分断面図である。 図23は、図22のF部拡大図である。 図24は、第3実施形態に係る電池のスペーサの平面図である。 図25は、図24の24I−24I断面図である。 図26は、同スペーサの側面図である。 図27は、図24のG部拡大図である。 図28は、図25のH部拡大図である。 図29は、同電池であって、ケース本体内にスペーサのみが配置された状態(電極体がケース本体内に配置される前の状態)の部分断面図である。 図30は、図29のI部拡大図である。 図31は、同電池であって、電極体、集電体及びスペーサがケース本体内の適正位置に配置された状態(蓋体でケース本体の開口部を閉じた状態)の部分断面図である。 図32は、図31のJ部拡大図である。 図33は、第4実施形態に係る電池のスペーサの平面図である。 図34は、図33の33I−33I断面図である。 図35は、図33のK部拡大図である。 図36は、図34のM部拡大図である。 図37は、図33のL部拡大図である。 図38は、図34のN部拡大図である。 図39は、同電池の集電体を含むスペーサの正極結合部を第一方向から見た状態であって、該正極結合部に正極第一接続部を結合した状態を実線で示し、正極結合部に結合しようとした負極第一接続部の状態を二点鎖線で示した断面図を示す。 図40は、同電池の集電体を含むスペーサの正極結合部を第二方向から見た状態であって、該正極結合部に正極第一接続部を結合した状態を実線で示し、正極結合部に結合しようとした負極第一接続部の状態を二点鎖線で示した断面図を示す。 図41は、同電池の集電体を含むスペーサの負極結合部を第一方向から見た状態であって、該負極結合部に負極第一接続部を結合した状態を実線で示し、負極結合部に結合しようとした正極第一接続部の状態を二点鎖線で示した断面図を示す。 図42は、同電池の集電体を含むスペーサの負極結合部を第二方向から見た状態の断面図であって、該負極結合部に負極第一接続部を結合した状態を実線で示し、負極結合部に結合しようとした負極第一接続部の状態を二点鎖線で示した断面図を示す。 図43は、第5実施形態に係る電池のスペーサの平面図である。 図44は、同スペーサの正面図である。 図45は、図43の43I−43I断面図である。 図46は、図43の43II−43II断面図である。 図47は、別例に係るスペーサの平面図である。 図48は、さらに別例に係るスペーサの平面図である。 図49は、第6実施形態に係る電池の断面図である。 図50は、第7実施形態に係る電池の断面図である。 図51は、別例に係る電池の断面図である。 図52は、第8実施形態に係る電池の断面図である。
以下、本実施形態に係る電池の第1〜第9実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態においては、電池の一例として、リチウムイオン電池(以下、単に電池という)について説明する。
<第1実施形態>
図1乃至図3に示す如く、本実施形態に係る電池Psは、電気絶縁性を有するセパレータ10と、該セパレータ10を間に挟んだ正極板11及び負極板12とを含む電極体1と、それぞれが電極体1の正極板11及び負極板12のうちの対応する極性の極板に電気的に接続された一対の集電体2,2と、電極体1及び一対の集電体2,2を収容するケース3と、それぞれがケース3の外部に配置された一対の外部端子4,4と、ケース3内で一対の集電体2,2を連結するスペーサ5とを備えている。また、電池Psは、それぞれが一対の集電体2,2のうちの対応する極性の集電体2に接続された、接続導体としての一対のリベット6,6と、それぞれが一対の外部端子4,4のうちの対応する極性の外部端子4と一対のリベット6,6のうちの対応する極性のリベット6とを接続した、接続導体としての一対の接続杆7,7とを備えている。これに伴い、電池Psは、それぞれが一対のリベット6,6のうちの対応するリベット6の配置に対応するようにケース3の内面に沿って配置される一対の内部ガスケット8,8と、それぞれが一対のリベット6,6のうちの対応するリベット6の配置に対応するようにケース3の外面に沿って配置される一対の外部ガスケット9,9とを備えている。
電極体1の正極板11及び負極板12は、第一方向(図中のX軸方向)に相対的に位置ずれした状態で配置されている。これに伴い、第一方向における電極体1の一端部には、正極板11のみが存在する正極リード部13が形成され、第一方向における電極体1の他端部には、負極板12のみが存在する負極リード部14が形成されている。
正極板11、負極板12及びセパレータ10は、帯状に形成されている。正極板11、負極板12及びセパレータ10は、長手方向を一致させた状態で重ね合わされ、該長手方向に巻回されている。より具体的に説明すると、正極板11及び負極板12は、長手方向と直交する方向(第一方向に対応する方向)で相対的に位置ずれした状態で重ね合わされ、長手方向に巻回されている。正極板11、負極板12及びセパレータ10は、扁平状に巻回されている。そのため、第一方向から見た電極体1の形状は、第一方向と直交する第二方向(図中のY軸方向)に短軸を有するとともに、第一方向及び第二方向と直交する第三方向(図中のZ軸方向)に長軸を有する。そして、正極板11、負極板12、及びセパレータ10の巻回(湾曲)に対応して、電極体1の第三方向の両端に一対の円弧部17,17が形成されている。そして、巻回中心方向(第一方向に対応する方向)における電極体1の一端部に、正極板11のみが積層された正極リード部13が第三方向に沿うように形成され、巻回中心方向における電極体1の他端部に、負極板12のみが積層された負極リード部14が第三方向に沿うように形成されている。これに伴い、電池Psは、正極リード部13を束ねる正極クリップ部材15と、負極リード部14を束ねる負極クリップ部材16とを備えている。
電極体1は、扁平状に形成されている。これにより、電極体1は、巻回中心方向から見て該巻回中心の両側に真っ直ぐに延びる一対の直線部18,18と、該一対の直線部18,18同士を接続した前記一対の円弧部17,17とを備える。これに伴い、巻回中心方向における電極体1の一端部における直線部18,18が正極リード部13とされ、巻回中心方向における電極体1の他端部における直線部18,18が負極リード部14とされている。
セパレータ10の長手方向における長さは、正極板11及び負極板12の長手方向における長さよりも長くなっている。また、セパレータ10の長手方向と直交する方向における長さ(第一方向に対応する方向の幅)は、重ね合わされた正極板11と負極板12との重複領域における長手方向と直交する方向における長さ(幅)よりも僅かに長くなっている。
これにより、セパレータ10は、重ね合わされた正極板11と負極板12との重複領域の全領域に配置されている。また、セパレータ10は、正極板11及び負極板12よりも余分に巻回されている。これにより、電極体1は、セパレータ10が最外周に位置している。
一方の集電体(以下、正極集電体という)2は、金属プレートを曲げ加工して形成されている。正極集電体2は、第三方向に沿って配置される、電極体添設部としての第一接続部(以下、正極第一接続部という)20と、該正極第一接続部20から延出された、固定用片部としての第二接続部(以下、正極第二接続部という)21とを備える。
正極第一接続部20は、第一方向における電極体1の一端部に接続される。すなわち、正極第一接続部20は、正極リード部13に接続される。正極第一接続部20は、正極第二接続部21に接続される第一端部P1と、第一端部P1の反対側の第二端部P2とを有する。正極第一接続部20の第三方向における長さは、第二端部P2がケース3の後述する底部34近傍に配置され得る長さに設定される。
正極第一接続部20は、第一端部P1と第二端部P2との間に接続片(以下、正極接続片という)22を備える。正極接続片22は、第一方向に延出するように形成されている。これにより、正極接続片22は、第一方向における電極体1の端部の巻回中心に挿入可能になっている。正極第一接続部20は、正極接続片22にて、正極クリップ部材15に溶接されている。これにより、電池Psは、正極集電体2と電極体1(正極板11)とが電気的に接続されつつ機械的にも接続された状態になっている。
電極体1は、扁平渦巻き状に形成されている。そのため、巻回中心の両側にあるリード部13,14は、クリップ部材15,16で寄せ集めるようにして挟み込まれる。そして、正極集電体2の正極接続片22,22は、正極リード部13(直線部18,18)に沿わせるようにして電極体1の巻回中心に挿入され、当該正極接続片22,22のそれぞれの外側にある正極クリップ部材15,15に機械的及び電気的に接続される。
なお、クリップ部材15,16、接続片22及びリード部13,14の接続は、超音波溶接やレーザー溶接等の種々の溶接により行われる。すなわち、導電性を有する部材同士を連結する手段は、機械的及び電気的な接続を達成することができるものであればよく、種々の溶接が採用され得る。
正極第二接続部21は、ケース3に固定されるとともに、外部端子(後述する正極外部端子)4に電気的に接続される。正極第二接続部21は、正極第一接続部20の第1端部P1及び第2端部P2を含む面に沿って正極第一接続部20から延出している。正極第二接続部21は、プレート状をなし、第一方向に長手をなすように形成されている。正極第二接続部21には、リベット6を挿通するための貫通穴25が設けられている。
すなわち、第二接続部21がケース3の隔壁(蓋体31)に固定された状態で、第一接続部20の第二端部P2が、第二接続部21が固定された蓋体31と対向する別の隔壁(底部34)近傍に位置するように、集電体2は形成されている。これに伴い、第一接続部20の長手方向における長さは、ケース3の内部空間を画定すべく互いに対向する隔壁間(蓋体31と底部34との間)よりも僅かに短くなっている。
第一接続部20は、上述の如く、第一端部P1と第二端部P2との間に、電極体1の巻回中心部に挿入可能な接続片22,22を備えている。接続片22,22は、集電体2を構成する金属プレートのうち、長手方向に延びるように形成されたスリットの両側を捻ることで形成されている。
そのため、第一接続部20には、長手方向と直交する方向に間隔をあけて長手方向に延びる接続片22,22が形成されている。接続片22,22は、第二接続部21と同方向に延出するように形成されている。
他方の集電体(以下、負極集電体という)2は、正極集電体2と基本形態が共通している。そのため、上記正極集電体2についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極集電体2の説明文となる。従って、正極集電体2についての説明文は、負極集電体2の説明に代用される。
ちなみに、負極集電体2が正極集電体2と相違する点について説明しておく。一般的に、電気化学的な観点により、負極集電体2は、銅又は銅合金で構成され、正極集電体2は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。これに伴い、機械強度の観点から、正極集電体2の厚みは、負極集電体2の厚みよりも厚く設定される。すなわち、負極集電体2は、正極集電体2よりも薄い金属プレートで形成される。
ケース3は、ケース本体30と、蓋体31とを備えている。ケース本体30は、それぞれが第一端部P3及び該第一端部P3の反対側の第二端部P4を有する一対の第一壁部32,32であって、第一方向に間隔をあけて互いに対向する一対の第一壁部32,32と、それぞれが第一端部P5及び該第一端部P5の反対側の第二端部P6を有する一対の第二壁部33,33であって、一対の第一壁部32,32間で、第二方向に間隔をあけて互いに対向する一対の第二壁部33,33と、一対の第一壁部32,32の第一端部P3,P3及び一対の第二壁部33,33の第一端部P5,P5が包囲する領域を閉じる底部34とを含む。これにより、一対の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び一対の第二壁部33,33の第二端部P6,P6が包囲する領域には、底部34と対応した開口部35が形成されている。
ケース本体30は、底部34の長手方向と電極体1の巻回中心方向とが同方向になるように、集電体2,2が接続された電極体1を収容可能となっている。そして、ケース本体30が電極体1を収容した状態で、一対の第一壁部32,32と集電体2,2との間に隙間が形成されるとともに、一対の第二壁部33,33と電極体1の外周との間に隙間が形成されるように、ケース本体30のサイズが設定されている。
蓋体31は、開口部35を閉じる。ケース本体30及び蓋体31の何れも金属製である。そして、ケース本体30に蓋体31が溶接されることで、ケース3の内部空間が気密に形成される。蓋体31には、第一方向に間隔をあけて配置された一対の貫通穴36,36(以下、一方の貫通穴を正極貫通穴36といい、他方の貫通穴を負極貫通穴36という)が設けられている。蓋体31は、長方形状に形成されている。これに伴い、正極貫通穴36と負極貫通穴36とは、長手方向(第一方向)に間隔をあけて設けられている。
外部端子4は、電気的な負荷や別の電池に接続される。一方の外部端子(以下、正極外部端子という)4は、軸状の端子部40と、該端子部40の一端に連結された頭部41とを備えている。正極外部端子4は、端子部40の外周に、図示しない雌ネジ部材(例えば、ナット)が螺合可能なネジ溝を備えている。すなわち、正極外部端子4には、ボルト端子が採用されている。なお、電池Psは、正極外部端子4にボルト端子が採用されるに伴い、ケース3(蓋体31)上に固定される回止部材42を備える。正極外部端子4の頭部41と回止部材42との係合で、雌ネジ部材の螺合に伴う正極外部端子4の供回りが阻止されている。
他方の外部端子(以下、負極外部端子という)4は、正極外部端子4と同一形態に形成される。そのため、上記正極外部端子4についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極外部端子4の説明文となる。従って、正極外部端子4についての説明文は、負極外部端子4の説明に代用される。
一方のリベット(以下、正極リベットという)6は、軸状の第一リベット部60と、軸状の第二リベット部61と、第一リベット部60と第二リベット部61とを連結する胴部62とを備える。第一リベット部60及び第二リベット部61は、少なくとも先端側が塑性変形(かしめ処理)可能に構成される。第一リベット部60及び第二リベット部61は、同心で配置されている。胴部62は、第一リベット部60及び第二リベット部61よりも大径に形成されている。
他方のリベット(以下、負極リベットという)6は、正極リベット6と同一形態に形成される。そのため、上記正極リベット6についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極リベット6の説明文となる。従って、ここでは、正極リベット6についての説明文は、負極リベット6の説明に代用される。
一方の接続杆(以下、正極接続杆という)7は、短冊状の金属プレートである。正極接続杆7には、長手方向に間隔をあけて一対の貫通穴70,71(以下、一方の貫通穴を第一穴70といい、他方の貫通穴を第二穴71という)が設けられている。第一穴70には、正極外部端子4の端子部40が挿通される。第二穴71には、正極リベット6の第一リベット部60が挿通される。
他方の接続杆(以下、負極接続杆という)7は、正極接続杆7と同一形態に形成される。そのため、上記正極接続杆7についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極接続杆7の説明文となる。従って、正極接続杆7についての説明文は、負極接続杆7の説明に代用される。
一方の内部ガスケット(以下、正極内部ガスケットという)8は、電気絶縁性及び封止性を備えた合成樹脂成型品である。正極内部ガスケット8は、正極集電体2の正極第二接続部21全体と対向可能なサイズに設定される。正極内部ガスケット8には、正極第二接続部21の貫通穴25と一致する貫通穴81が設けられている。
他方の内部ガスケット(以下、負極内部ガスケットという)8は、正極内部ガスケット8と同一形態に形成される。そのため、上記正極内部ガスケット8についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極内部ガスケット8の説明文となる。従って、正極内部ガスケット8についての説明文は、負極内部ガスケット8の説明に代用される。
一方の外部ガスケット(以下、正極外部ガスケットという)9は、正極内部ガスケット8と同様、電気絶縁性と封止性を備えた合成樹脂成型品である。正極外部ガスケット9には、正極リベット6の胴部62を収容可能な凹部90が設けられている。また、正極外部ガスケット9には、正極リベット6の胴部62が凹部90に収容された状態で、該正極リベット6の第一リベット部60を挿通可能な貫通穴91が設けられている。
他方の外部ガスケット(以下、負極外部ガスケットという)9は、正極外部ガスケット9と同一形態に形成される。そのため、上記正極外部ガスケット9についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極外部ガスケット9の説明文となる。従って、正極外部ガスケット9についての説明文は、負極外部ガスケット9の説明に代用される。
上記構成を前提に、正極リベット6の第一リベット部60は、正極外部ガスケット9の貫通穴91、蓋体31の正極貫通穴36、正極内部ガスケット8の貫通穴81、及び正極集電体2の正極第二接続部21の貫通穴25に連続して挿通される。そして、第一リベット部60のうち、正極集電体2の正極第二接続部21から内方に突出した先端部がかしめ処理される。正極リベット6の第二リベット部61は、正極接続杆7の第二穴71に挿通される。そして、第二リベット部61のうち、正極接続杆7から外方に突出した先端部がかしめ処理される。これにより、正極リベット6は、正極集電体2をケース3の蓋体31に固定しつつ、正極集電体2を正極接続杆7を介して正極外部端子4に接続している。
上述の如く、正極側の構成と負極側の構成とが共通している。そのため、正極リベット6による正極集電体2と正極接続杆7との接続や、正極接続杆7と正極外部端子4との接続に関する上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極リベット6による負極集電体2と負極接続杆7との接続や、負極接続杆7と負極外部端子4との接続に関する説明文となる。従って、正極リベット6による正極集電体2と正極接続杆7との接続や、正極接続杆7と正極外部端子4との接続に関する上記説明文は、負極リベット6による負極集電体2と負極接続杆7との接続や、負極接続杆7と負極外部端子4との接続に関する説明文に代用される。
スペーサ5は、電気絶縁性を備えた合成樹脂成形品である。スペーサ5は、図4に示す如く、集電体2,2の第一接続部20,20に跨るように配置されている。そして、スペーサ5の両端部が第一接続部20,20に連結されている。より具体的に説明すると、スペーサ5は、第一接続部20,20の第二端部P2,P2に連結される一対の結合部50,50と、該一対の結合部50,50同士の間隔を一定又は略一定に保った状態で該一対の結合部50,50同士の連結した架橋部51とを備えている。
より具体的に説明すると、スペーサ5は、第一接続部20,20の第二端部P2,P2(先端部)のそれぞれが一対の結合部50,50のそれぞれに挿入されることで、一対の集電体2,2を連結する。そのため、各結合部50には、第一接続部20の第二端部P2を挿入可能な被挿入部56が形成されている。
これにより、ケース3の蓋体31から垂下した状態になる第一接続部20,20の第二端部P2,P2は、スペーサ5の被挿入部56,56に挿入された状態で、該被挿入部56,56内で第一方向及び第二方向に移動することが規制される状態となっている。
スペーサ5は、ケース3内の底部34に載置されている。これに伴い、架橋部51は、図4及び図5Bに示す如く、電極体1と対向している。スペーサ5の架橋部51は、電極体1と対峙する対向面51aを有している。
スペーサ5の対向面51aは、図5B及び図6Aに示す如く、電極体1の円弧部17の外面に対応した凹状の円弧面である。スペーサ5の対向面51aは、電極体1と非接触である。
スペーサ5は、軽量化を図るべく、図6に示す如く、架橋部51の少なくとも一箇所に、貫通穴又は凹部からなる肉抜部51bを備えている。本実施形態においては、複数の肉抜部51b,…が間隔をあけて形成されている。複数の肉抜部51b,…は、一対の結合部50,50が並ぶ方向(第一方向と対応する方向)に間隔をあけて形成されている。各肉抜部51bは、平面視略方形状に形成されている。これにより、スペーサ5は、第一方向で対向面51aと肉抜部51bとが交互に配置されることで梯子状に形成されている。
スペーサ5は、図4及び図5に示す如く、ケース3内に嵌入された状態で、該ケース3の内面と干渉(接触)するようになっている。具体的には、スペーサ5における電極体1と対向する面(対向面51a)とは反対側にある面は、平面状に形成されている。そして、スペーサ5の平面形状及び平面サイズは、ケース3の底部34の内面の平面形状及び平面サイズに対応して形成されている。これに伴い、スペーサ5の長手方向の両端(一対の結合部50,50の外面)は、一対の第一壁部32,32の内面に干渉するとともに、スペーサ5の長手方向と直交する方向の両端(一対の結合部50,50及び架橋部51の少なくとも何れか一方の外面)は、一対の第二壁部33,33の内面に干渉するようになっている。これにより、スペーサ5は、ケース3の内面との干渉で第一方向の移動と第二方向の移動とが規制される。
本実施形態に係る電池Psは、以上の通りである。本実施形態に係る電池Psによれば、スペーサ5の一対の結合部50,50に連結された集電体2,2の第一接続部20,20は、スペーサ5によって一定又は略一定の間隔に保たれる。すなわち、スペーサ5を介して連結された各集電体2は、相手方の集電体2を拘束し、相手方の集電体2の揺動(移動)を規制する。
これにより、電池Psが振動環境下に設置されたとき、集電体2,2及び電極体1が振動(揺動)しても、スペーサ5によって集電体2,2の移動(揺動)が規制されるとともに、集電体2,2に接続された電極体1の移動(揺動)も規制される。これにより、集電体2,2と電極体1との相対的な配置が一定又は略一定の状態で維持されることになる。
その結果、電池Psを振動環境下で使用しても、電極体1を支持する集電体2,2の第二接続部21,21や、該第二接続部21,21と第一接続部20,20との境界近傍に、曲げ作用が生じにくくなる。また、電池Psを振動環境下で使用しても、電極体1と第一接続部20,20との接続部分が捻れにくくなる。従って、電池Psによれば、集電体2,2や電極体1が破損してしまうことを防止することができる。
また、スペーサ5によれば、上述の如く、架橋部51によって一定又は略一定の間隔で保たれる一対の結合部50,50に、集電体2,2の第一接続部20,20が連結される。そのため、第一接続部20,20の先端部である第二端部P2は自由端にならず、集電体2,2の全体的な揺動(移動)が確実に規制される。これにより、電池Psは、ケース3内にある集電体2,2及び電極体1の全体の揺動(移動)を規制することができ、集電体2,2及び電極体1の破損をより確実に防止することができる。
このように、本実施形態に係る電池Psは、振動環境下に設置されても、集電体2,2や電極体1が破損することを防止でき、機器への電力供給を安定して行うことができるという優れた効果を奏し得る。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
上記実施形態において、スペーサ5の対向面51a,…は、電極体1の円弧部17,17に対応した円弧面に形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、対向面51aは、電極体1の外周形状と異なる形態(例えば、平面状)に形成されてもよい。
また、上記実施形態において、スペーサ5の下面(電極体1と対向する面とは反対側の面)は、全体的に平面状に形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5の下面に、第一方向に間隔をあけて複数の脚部が設けられたものであってもよい。このようにしても、スペーサ5は、ケース3の底部34上に安定して配置できるものになる。
また、上記実施形態において、スペーサ5の架橋部51は、肉抜部51bを備えている。しかし、スペーサ5の架橋部51は、肉抜部51bなしに形成されてもよい。
また、上記実施形態において、スペーサ5がケース3内に嵌入された状態でケース3の内面と干渉することにより、スペーサ5の第一方向の移動及び第二方向の移動が規制されるようになっているが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5は、ケース3内に配置したときに該ケース3の内面との間に隙間が形成されるような態様のものであってもよい。このようにしても、一対の結合部50,50に連結された集電体2,2の第一接続部20,20は、架橋部51によって一定又は略一定の間隔に保たれる。
上記実施形態において、外部端子4,4及びリベット6,6は、それぞれ独立した構成にされたが、これに限定されるものではない。例えば、外部端子4,4及びリベット6,6は、一体的に形成されてもよい。この場合、回止部材42,42や接続杆7,7が不要となるため、外部ガスケット9,9及び外部端子4,4(又はリベット6,6)は、回り止め機能を付与されることが好ましい。
上記実施形態において、集電体2,2を構成する長方形状の金属プレートの途中位置にスリットが入れられ、該スリットの両側を捻り加工することで、一対の接続片22,22が形成されるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、金属プレートの途中位置から下端(他端)までスリットが入れられ、該スリットの両側を捻り加工することで、二股状の接続片22,22が形成されるようにしてもよい。また、金属プレートを捻り加工して接続片22,22が形成されるようにすることに限定されるものではなく、例えば、接続片22,22となる金属片が溶接により形成されるようにしてもよい。
<第2乃至第5実施形態の基本構成>
第2乃至第5実施形態の各実施形態に係る電池Psの全体構成は、いずれも共通して図7乃至図9に示される。すなわち、第2乃至第5実施形態の各実施形態に係る電池Psは、いずれも同じ基本構成を有している。第2乃至第5実施形態の各実施形態に係る電池Psが異なる点は、スペーサ5の構造である。そこで、以下の各実施形態においては、スペーサ5について重点的に説明する。
なお、第2乃至第5実施形態において、スペーサ5の構造が第1実施形態に係る電池Psのスペーサ5の構造と異なることに伴い、集電体2の一部の構造も第1実施形態に係る電池Psの集電体2の構造と異なっている。その点、以下に述べておく。
正極第一接続部20の第二端部P2には、第二方向に間隔をあけて第三方向に延びる二本の切り込み23,23が設けられている。なお、以下において、切り込み23を嵌合部23ということがある。二本の切り込み23,23は、スリット状に形成され、第三方向に延びて第二端部P2の先端で開放している。これにより、正極第一接続部20の第二端部P2のうち、二本の切り込み23,23の間に、片状の分割中央部24が形成されている。
また、負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2にも、二つの切り込み23,23が設けられている。なお、以下において、切り込み23を嵌合部23ということがある。負極集電体2の二つの切り込み23,23の第二方向における間隔は、正極集電体2の二つの切り込み23,23の第二方向における間隔と異なっている。すなわち、負極集電体2の二つの切り込み23,23の第二方向における間隔は、正極集電体2の二つの切り込み23,23の第二方向における間隔よりも広く設定されている。そして、負極集電体2においても、切り込み23は、スリット状に形成され、第三方向に延びて第二端部P2の先端で開放している。これにより、負極第一接続部20の第二端部P2にも、二つの切り込み23,23間に、片状の分割中央部24が形成されている。
<第2実施形態>
スペーサ5は、電気絶縁性を備えた合成樹脂成形品である。スペーサ5は、図10及び図11に示す如く、それぞれが一対の集電体2,2のうちの対応する集電体2の第一接続部20の第二端部P2に結合される一対の結合部50,50と、第一方向に延びて一対の結合部50,50を繋ぐ架橋部51であって、少なくとも第三方向に可撓性を有する(変形可能な)架橋部51とを備える。
スペーサ5の全長(第一方向における長さ)L1は、ケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短い長さに設定されている。スペーサ5の全幅(第二方向における幅)L2は、ケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短い長さに設定されている。
一方の結合部(以下、正極結合部という)50には、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が挿入される被挿入部56が設けられている。
被挿入部56は、図12に示す如く、ケース3に収容された状態で蓋体31と対向する面からケース3に収容された状態で底部34と対向する面に向けて掘り下げられた非貫通状態の穴である。被挿入部56の第三方向における深さは、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24の第三方向における長さよりも浅くなっている。すなわち、被挿入部56に分割中央部24が挿入された状態で、分割中央部24の先端が被挿入部56の底部と接触するように、被挿入部56の第三方向における深さが設定されている。これにより、正極結合部50は、正極集電体2に作用する第三方向の力(ケース3の底部34に向く力)を受け得るようになっている。
他方の結合部(以下、負極結合部という)50は、正極結合部50と同一形態に形成される。そのため、上記正極結合部50についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極結合部50の説明文となる。従って、正極結合部50についての説明文は、負極結合部50の説明に代用される。
図10及び図11に戻り、架橋部51は、第一方向における中央部P7が一対の結合部50,50に対して第三方向の一方側に変位した状態で形成されている。より具体的に説明すると、架橋部51の中央部P7は、一対の結合部50,50よりもケース本体30に対する挿入時の先頭になる側に変位している。
架橋部51は、第一方向における第一端部P8と第二端部P9とを有する。そして、架橋部51は、中央部P7が第一端部P8及び第二端部P9に対して第三方向の一方側(底部34と対向する側)に変位するように、湾曲状に形成されている。すなわち、架橋部51は、ケース本体30の底部34に向く面が凸になり、且つ蓋体31に向く面が凹になるように、湾曲して形成されている。
そして、架橋部51の第一端部P8に正極結合部50が接続され、架橋部51の第二端部P9に負極結合部50が接続されている。これにより、架橋部51の中央部P7は、正極結合部50及び負極結合部50に対して第三方向の一方側に変位している。すなわち、スペーサ5は、第三方向の一方側に凸をなす湾曲形状に形成されている。
架橋部51は、第二方向に間隔をあけて設けられた一対の梁部57,57と、一対の梁部57,57同士を連結する複数の梁連結部58,…とを含む。梁部57は、第一方向に長手をなして形成されている。梁部57は、第二方向から見て第三方向の一方側に凸をなす湾曲形状に形成されている。
梁連結部58は、底部34に向く面が平面状に形成されるのに対し、蓋体31に向く面が電極体1の外周における円弧部分と対応した円弧面状に形成されている。梁連結部58は、梁部57,57の凸をなす湾曲状の端縁に沿って配置されている。
スペーサ5の全長L1は、上述の如く、第一壁部32,32間の間隔よりも短く設定される。しかしながら、スペーサ5の湾曲方向に沿った全長は、第一壁部32,32間の間隔以上に設定されている。これにより、スペーサ5の全長L1は、架橋部51が撓んだ状態(架橋部51が真っ直ぐに伸びた状態、又は架橋部51の曲率半径が大きくなるように伸びた状態)において、第一壁部32,32間の間隔よりも長くなる。
上記構成のスペーサ5によれば、ケース本体30内に収容される前に、蓋体31に固定された正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2が正極結合部50の被挿入部56に接続されるとともに、蓋体31に固定された負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2が負極結合部50の被挿入部56に接続される。
このとき、スペーサ5は、上述の如く、全長L1がケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短く、且つ全幅L2がケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短いため、正極集電体2及び負極集電体2が接続された状態で、ケース本体30内に円滑に挿入される。
そして、図13に示す如く、スペーサ5がケース本体30の最も奥にまで到達すると、中央部P7が底部34に支持される。なお、電極体1、正極集電体2、負極集電体2及びスペーサ5は、電気絶縁性のあるシート又は袋(図示しない)に包み込まれた上で、ケース本体30に挿入される。従って、中央部P7は、電気絶縁性のあるシート又は袋を挟んで底部34に支持される。
これに対し、正極結合部50及び負極結合部50は、図13及び図14に示す如く、第一壁部32及び底部34から離間した状態(隙間をあけた状態)にある。なお、この状態で、ケース本体30の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び第二壁部33,33の第二端部P6,P6に対して蓋体31が隙間をあけた配置になっている。
そして、蓋体31は、ケース本体30に向けて押され、ケース本体30の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び第二壁部33,33の第二端部P6,P6に密接した状態にされる。これに伴い、図15及び図16に示す如く、蓋体31に固定された正極集電体2の正極第一接続部20及び負極集電体2の負極第一接続部20がスペーサ5の正極結合部50及び負極結合部50をケース本体30の底部34に向けて押した状態になる。そうすると、スペーサ5の架橋部51が撓み(伸び)、スペーサ5の全長が常態のときの全長L1よりも長くなる。
これに伴い、正極結合部50がケース本体30の一方の第一壁部32を外側に押す。また、負極結合部50がケース本体30の他方の第一壁部32を外側に押す。上述の如く、電極体1、正極集電体2、負極集電体2及びスペーサ5は、電気絶縁性のあるシート又は袋に包み込まれた上で、ケース本体30に挿入される。従って、正極結合部50が電気絶縁性のあるシート又は袋を間に挟んだ状態で一方の第一壁部32を外側に押し、負極結合部50が電気絶縁性のあるシート又は袋を間に挟んだ状態で他方の第一壁部32を外側に押す。これにより、スペーサ5は、ケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態になる。
そして、蓋体31の外周がケース本体30に溶接され、図7に示す如く、ケース本体30の開口部35が蓋体31によって封止される。これにより、蓋体31に固定された正極集電体2(正極第一接続部20)及び負極集電体2(負極第一接続部20)がスペーサ5の両端部(正極結合部50及び負極結合部50)をケース本体30の底部34に向けて押し、スペーサ5を伸ばした状態にする。すなわち、ケース本体30の開口部35が蓋体31によって封止されることで、スペーサ5がケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態となり、ケース3内で固定される。
スペーサ5がケース3内で固定されると、上記構成の電池Psにおいて、正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2及び負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2は、スペーサ5を介してケース3に固定された状態になる。これにより、正極集電体2及び負極集電体2の揺れ動きが規制される。また、揺れ動きが規制された正極集電体2及び負極集電体2に接続された電極体1の揺れ動きも規制される。
従って、電池Psに対して外部から振動が作用しても、正極集電体2と電極体1との相対的な配置及び負極集電体2と電極体1との相対的な配置が一定又は略一定の状態で維持されることになる。その結果、正極集電体2及び負極集電体2において、蓋体31に固定された第二接続部21や、該第二接続部21と第一接続部20との境界近傍に、曲げ作用が生じにくくなる。また、電極体1と集電体2の第一接続部20との接続部分に捻れ等が生じにくくなる。これにより、電池Psを振動環境下で使用しても、正極集電体2や負極集電体2や電極体1が破損してしまうことが防止される。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、振動の影響による集電体2や電極体1の破損を確実に防止できるという優れた効果を奏し得る。
また、スペーサ5は、蓋体31でケース本体30の開口部35を閉じた状態で、正極結合部50及び負極結合部50が底部34と非接触になるように構成されるため、ケース3とスペーサ5との接触箇所を少なくすることができる。
なお、本発明は、上記第2実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
例えば、上記第2実施形態において、架橋部51の中央部P7が正極結合部50及び負極結合部50よりも第三方向の一方側に変位するように、スペーサ5が形成されたが、スペーサ5の形態は、これに限定されるものではない。スペーサ5は、正極結合部50及び負極結合部50が中央部P7よりも第三方向の一方側に変位するように形成されてもよい。この場合、中央部P7が電極体1によってケース3の底部34に向けて押されることとなる。
具体的に説明すると、図17及び図18に示す如く、スペーサ5の全長L1がケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短い長さに設定される。また、スペーサ5の全幅L2がケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短い長さに設定される。これを前提に、スペーサ5は、図18に示す如く、第三方向の一方側に凹をなす湾曲形状に形成される。すなわち、架橋部51が第三方向の他方側に凸をなす湾曲形状に形成される。
これにより、正極結合部50及び負極結合部50が架橋部51の中央部P7よりも第三方向の一方側に配置される。この場合、正極結合部50及び負極結合部50の被挿入部56は、図18及び図19に示す如く、第三方向の他方側から一方側(ケース3に収容された状態で蓋体31と対向する面からケース3に収容された状態で底部34と対向する面)に向けて掘り下げられた非貫通状態又は貫通状態の穴(図においては貫通状態の穴)である。
すなわち、被挿入部56に正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が挿入された状態で、正極結合部50が正極集電体2に作用する第三方向の力(ケース3の底部34に向く力)を受けることのないように、正極集電体2と正極結合部50とが第三方向で相対移動自在にされる。また、被挿入部56に負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が挿入された状態で、負極結合部50が負極集電体2に作用する第三方向の力(ケース3の底部34に向く力)を受けることのないように、負極集電体2と負極結合部50とが第三方向で相対移動自在にされる。
そして、蓋体31に固定された正極集電体2及び負極集電体2に電極体1が接続された状態で、正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2が正極結合部50の被挿入部56に接続されるとともに、負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2が負極結合部50の被挿入部56に接続される。この状態でスペーサ5はケース本体30内に収容される。
このとき、スペーサ5は、全長L1がケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも小さく、且つ全幅L2がケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも小さいため、正極集電体2及び負極集電体2が接続された状態で、ケース本体30内に円滑に挿入される。
そして、図20に示す如く、スペーサ5がケース本体30の最も奥にまで到達すると、中央部P7が底部34に支持されていない状態になる。これに対し、正極結合部50及び負極結合部50は、図21に示す如く、第一壁部32と離間した状態(隙間をあけた状態)で底部34に支持される。
そして、蓋体31は、ケース本体30に向けて押され、ケース本体30の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び第二壁部33,33の第二端部P6,P6に密接した状態にされる。これに伴い、図22及び図23に示す如く、正極集電体2の正極第一接続部20及び負極集電体2の負極第一接続部20に接続された電極体1がスペーサ5の架橋部51の中央部P7をケース本体30の底部34に向けて押した状態になる。
なお、上述の如く、正極集電体2と正極結合部50とが第三方向で相対移動自在にされるとともに、負極集電体2と負極結合部50とが第三方向で相対移動自在にされる。そのため、正極集電体2及び負極集電体2が直接、スペーサ5を底部34に向けて押すことなく、電極体1のみがスペーサ5を底部34に向けて押した状態になる。そうすると、スペーサ5の架橋部51が撓み(伸び)、スペーサ5の全長が常態のときの全長L1よりも長くなる。
これに伴い、正極結合部50がケース本体30の一方の第一壁部32を外側に押す。また、負極結合部50がケース本体30の他方の第一壁部32を外側に押す。これにより、スペーサ5は、ケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態になる。
そして、ケース本体30の開口部35が蓋体31によって封止されることで、蓋体31に固定された正極集電体2(正極第一接続部20)及び負極集電体2(負極第一接続部20)に固定された電極体1がスペーサ5の中央部(架橋部51の中央部P7)をケース本体30の底部34に向けて押し、スペーサ5を伸ばした状態にする。すなわち、ケース本体30の開口部35が蓋体31によって封止されることで、スペーサ5がケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態となり、ケース3内で固定される。
従って、上記構成の電池Psにおいても、正極集電体2及び負極集電体2の揺れ動きが規制される。また、揺れ動きが規制された正極集電体2及び負極集電体2に接続された電極体1の揺れ動きも規制される。
上記第2実施形態において、スペーサ5の被挿入部56に正極集電体2及び負極集電体2のそれぞれ第一接続部20の先端部(分割中央部24)が挿入されることで、正極集電体2及び負極集電体2にスペーサ5が結合されたが、これに限定されるものではない。例えば、正極集電体2及び負極集電体2のそれぞれ第一接続部20の第二端部P2全体がスペーサ5の被挿入部56に挿入されることで、正極集電体2及び負極集電体2にスペーサ5が結合されてもよい。
上記第2実施形態において、スペーサ5が湾曲形状に形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5の架橋部51は、第一方向に真っ直ぐに伸びる直線部と、直線部の両端から外側に向けて延出された一対の傾斜部であって、直線部の中央を基準にして対称に配置された一対の傾斜部とを備えたものであってもよい。また、スペーサ5の架橋部51は、それぞれが第一端部及び第二端部を有する一対の傾斜部であって、互いの第二端部同士が第一方向で離間した状態で互いの第一端部同士が接続された一対の傾斜部を備えたものであってもよい。このようにしても、一対の結合部50,50又は架橋部51の中央部P7の何れか一方が一対の結合部50,50又は架橋部51の中央部P7の何れか他方よりもケース3の底部34側に位置した状態になる。
これにより、スペーサ5の全長L1をケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短くした上で、スペーサ5の実質的な全長をケース本体30の第一壁部32,32間の間隔以上にすることができる。従って、一対の結合部50,50又は架橋部51の中央部P7の何れか他方が一対の集電体2,2又は電極体1によってケース3の底部34に向けて押されることで、結合部50が第一壁部32を外側に押すことになり、スペーサ5がケース3内で強固に固定される。従って、かかる構成の電池においても、上記第2実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
上記第2実施形態において、電極体1、正極集電体2、負極集電体2及びスペーサ5が電気絶縁性のあるシート又は袋に包み込まれた上でケース本体30に挿入されたが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5が電気絶縁性を有することを前提に、電極体1、正極集電体2及び負極集電体2が電気絶縁性のあるシート又は袋に包み込まれた上でケース本体30に挿入されてもよい。この場合、架橋部51の中央部P7は、直接、底部34に支持され、結合部50が第一壁部32を直接、外側に押すことになり、スペーサ5がケース3内で強固に固定される。従って、かかる構成の電池においても、上記第2実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
<第3実施形態>
スペーサ5は、電気絶縁性を備えた合成樹脂成形品である。スペーサ5は、図24及び図25に示す如く、それぞれが一対の集電体2,2のうちの対応する集電体2の第一接続部20の第二端部P2に結合される一対の結合部50,50と、第一方向に延びて一対の結合部50,50を繋ぐ架橋部51とを備える。
スペーサ5の全長(第一方向における長さ)L1は、ケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短い長さに設定されている。スペーサ5の全幅(第二方向における幅)L2は、ケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短い長さに設定されている。
一方の結合部(以下、正極結合部という)50は、図26乃至図28に示す如く、架橋部51に連結された主壁部52と、該主壁部52と第一方向に間隔をあけて第一方向における外側で対向する外側壁部53であって、少なくとも第一方向に変形可能な変形部としての外側壁部53と、主壁部52と外側壁部53とを繋ぐ側部54と、主壁部52及び外側壁部53のうちの少なくとも何れか一方に対し、主壁部52及び外側壁部53のうちの他方に向けて突出するように設けられた凸部55とを備える。
主壁部52は、プレート状に形成されている。主壁部52は、第一方向における外側を向く第一面S1と、該第一面S1の反対側の第二面S2とを有している。第二方向における主壁部52の長さは、第二方向における正極第一接続部20の長さよりも長く、且つケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短く設定されている。
外側壁部53は、プレート状に形成されている。外側壁部53は、第一方向における外側を向く第一面S3と、第一面S3の反対側の第二面S4とを有している。外側壁部53は、主壁部52よりも薄く形成されている。これにより、外側壁部53は、第一方向に変形可能である。外側壁部53の第二方向における長さは、正極第一接続部20の分割中央部24の第二方向における長さよりも長く(実際には僅かに長く)形成される。これに対し、外側壁部53の第三方向における長さは、主壁部52の第三方向における長さの半分以下に設定されている。外側壁部53は、第三方向における主壁部52の下側半分の領域に対向して配置されている。外側壁部53は、主壁部52に対して正極集電体2の正極第一接続部20の第一方向における厚み以上の間隔をあけて配置されている。外側壁部53は、主壁部52に対して正極第一接続部20の厚みよりも僅かに広い間隔をあけて配置されている。
側部54は、第一端部(採番しない)と該第一端部の反対側の第二端部(採番しない)とを有する。側部54は、外側壁部53から主壁部52に向けて延出している。そして、側部54の第一端部が外側壁部53の第二面S4に連結され、該側部54の第二端部が主壁部52の第一面S1に連結されている。
側部54は、第二方向に間隔をあけて二つ設けられている。側部54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた切り込み23の配置に対応するように設けられている。側部54の第二方向における厚みは、正極第一接続部20の切り込み23の幅(スリット幅)よりも薄く形成されている。これにより、側部54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた切り込み23に挿入可能である。すなわち、二つの側部54,54は、正極第一接続部20の第二端部P2に形成された分割中央部24を間に挿入可能である。
これにより、正極結合部50の主壁部52、外側壁部53及び側部54は、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2が挿入される被挿入部56を第三方向に貫通した状態で形成している。
凸部55は、主壁部52及び外側壁部53の少なくとも何れか一方に対して部分的に設けられる。本実施形態においては、凸部55は、外側壁部53の第二面S4上に設けられている。より詳しくは、凸部55は、第二方向における外側壁部53の中央部で第三方向の一方側(底部34と対向する側)に変位した位置に設けられている。凸部55の突出量は、主壁部52と外側壁部53との間隔より小さく設定される。本実施形態では、凸部55の突出量は、主壁部52と外側壁部53との間隔の1/2〜1/3程度に設定されている。
凸部55は、主壁部52と外側壁部53との間に対する正極第一接続部20における第二端部P2の挿入方向の反対方向(蓋体31と対向する側)に向けて突出量が漸減するように形成されている。
他方の結合部(以下、負極結合部という)50は、正極結合部50と同一形態に形成される。そのため、上記正極結合部50についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極結合部50の説明文となる。従って、正極結合部50についての説明文は、負極結合部50の説明に代用される。
図24及び図25に戻り、架橋部51は、第一方向に延びている。架橋部51は、第一方向における第一端部P8と第一方向における第二端部P9とを有する。架橋部51は、第二方向に間隔をあけて設けられた一対の梁部57,57と、一対の梁部57,57同士を連結する複数の梁連結部58,…とを含む。梁部57は、第一方向に長手をなして形成されている。梁連結部58は、底部34に向く面が平面状に形成されるのに対し、蓋体31に向く面が電極体1の外周における円弧部分と対応した円弧面状に形成されている。梁連結部58は、梁部57,57の端縁に沿って配置されている。
架橋部51は、第一方向における中央部P7が第一端部P8及び第二端部P9に対して第三方向の一方側に変位した状態で形成されている。すなわち、架橋部51は、ケース本体30に収容した状態で第一方向における中央部P7を含む部位が底部34に支持され、架橋部51の第一端部P8及び第二端部P9、正極結合部50及び負極結合部50が底部34に対して間隔をあけた状態になるように、形成されている。
架橋部51の第一端部P8は、正極結合部50の主壁部52の第二面S2に接続されている。また、架橋部51の第二端部P9は、負極結合部50の主壁部52の第二面S2に接続されている。
スペーサ5の全長L1は、上述の如く、ケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短く設定される。これに対し、スペーサ5の全幅L2は、上述の如く、ケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短く設定される。
上記構成のスペーサ5によれば、正極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に正極第一接続部20の第二端部P2が挿入されることで、正極第一接続部20の第二端部P2が正極結合部50の凸部55と干渉し、正極結合部50の外側壁部53が第一方向における外側に向けて変形(膨出)するようになっている。また、負極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に負極第一接続部20の第二端部P2が挿入されることで、負極第一接続部20の第二端部P2が負極結合部50の凸部55と干渉し、負極結合部50の外側壁部53が第一方向における外側に向けて変形(膨出)するようになっている。
すなわち、上記構成のスペーサ5の全長L1は、正極結合部50に正極第一接続部20の第二端部P2が結合されるとともに、負極結合部50に負極第一接続部20の第二端部P2が結合されることで、常態のときの全長L1よりも長くなる。すなわち、スペーサ5の全長L1は、ケース本体30の第一壁部32,32間の間隔以上)に変化する。これにより、ケース本体30内で、正極結合部50の外側壁部53がケース本体30の一方の第一壁部32を外側に押し、負極結合部50の外側壁部53がケース本体30の他方の第一壁部32を外側に押す。
より具体的に説明すると、スペーサ5は、図29に示す如く、正極集電体2及び負極集電体2と結合される前にケース本体30内に収容される。上述の如く、スペーサ5は、全長L1が第一壁部32,32間の間隔よりも短く、且つ全幅L2が第二壁部33,33間の間隔よりも短い。これにより、スペーサ5は、ケース本体30と干渉することなく、該ケース本体30内に円滑に挿入される。従って、ケース本体30内のスペーサ5は、図30に示す如く、第一壁部32との間に隙間を形成するとともに、第二壁部33との間に隙間を形成して配置される。
そして、図31に示す如く、蓋体31に固定された正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2がスペーサ5の正極結合部50の被挿入部56に結合されるとともに、蓋体31に固定された負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2)がスペーサ5の負極結合部50の被挿入部56に結合される。
このとき、図32に示す如く、正極第一接続部20の第二端部P2は、正極結合部50の凸部55と干渉しながら被挿入部56に挿入される。すなわち、正極第一接続部20の第二端部P2は、凸部55を第一方向における外側に押しながら被挿入部56内で進行する。そうすると、外側壁部53は、凸部55から受ける力によって第一方向における外側に押され、凸部55と対応する部分が最も外側に位置するように変形する。
また、負極第一接続部20の第二端部P2は、負極結合部50の凸部55と干渉しながら被挿入部56に挿入される。すなわち、負極第一接続部20の第二端部P2は、凸部55を第一方向における外側に押しながら被挿入部56内で進行する。そうすると、外側壁部53は、凸部55から受ける力によって第一方向における外側に押され、凸部55と対応する部分が最も外側に位置するように変形する。
従って、スペーサ5は、正極結合部50の外側壁部53と負極結合部50の外側壁部53とが相反する方向で突出した状態になる。これにより、スペーサ5の全長L1は、常態の全長L1よりも長くなる。しかしながら、ケース本体30が剛性を有するため、スペーサ5の全長L1はケース本体30の第一壁部32,32間の間隔と同じ長さに留まる。すなわち、正極結合部50の外側壁部53と負極結合部50の外側壁部53とが相反する方向で突出することで、正極結合部50の外側壁部53がケース本体30の一方の第一壁部32を外側に押し、負極結合部50の外側壁部53がケース本体30の他方の第一壁部32を外側に押す。これにより、スペーサ5は、図31に示す如く、ケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態になる。
そして、蓋体31は、図7に示す如く、ケース本体30の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び第二壁部33,33の第二端部P6,P6に密接した状態で溶接される。これにより、正極集電体2及び負極集電体2は、ケース3内の所定位置に配置され、スペーサ5に対する脱落も防止される。従って、正極集電体2及び負極集電体2を連結したスペーサ5は、ケース本体30内に固定された状態になる。
なお、電極体1、正極集電体2及び負極集電体2は、電気絶縁性のあるシート又は袋に包み込まれた上で、ケース本体30に挿入される。そのため、正極第一接続部20の第二端部P2及び負極第一接続部20の第二端部P2は、電気絶縁性のあるシート又は袋を貫通してスペーサ5に結合される。スペーサ5は、シート又は袋に包み込まれていないため、正極結合部50の外側壁部53及び負極結合部50の外側壁部53は、第一壁部32に直接接触した状態になる。しかしながら、スペーサ5をケース本体30内に挿入するのに先立ち、ケース本体30内に電気絶縁性のあるシート又は袋を挿入しておくようにしてもよい。この場合、正極結合部50の外側壁部53が電気絶縁性のあるシート又は袋を間に挟んだ状態で一方の第一壁部32を外側に押し、負極用結合部50の外側壁部53が電気絶縁性のあるシート又は袋を間に挟んだ状態で他方の第一壁部32を外側に押すこととなる。
そして、上述の如く、スペーサ5がケース3内で固定されることで、正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2及び負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2は、スペーサ5を介してケース3に固定された状態になる。これにより、正極集電体2及び負極集電体2の揺れ動きが規制される。また、揺れ動きが規制された正極集電体2及び負極集電体2に接続された電極体1の揺れ動きも規制される。
従って、電池Psに対して外部から振動が作用しても、正極集電体2と電極体1との相対的な配置及び負極集電体2と電極体1との相対的な配置が一定又は略一定の状態で維持されることになる。その結果、正極集電体2及び負極集電体2において、蓋体31に固定された第二接続部21や、該第二接続部21と第一接続部20との境界近傍に、曲げ作用が生じにくくなる。また、電極体1と集電体2の第一接続部20との接続部分に捻れ等が生じにくくなる。これにより、電池Psを振動環境下で使用しても、正極集電体2や負極集電体2や電極体1が破損してしまうことが防止される。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、振動の影響による集電体2や電極体1の破損を確実に防止できるという優れた効果を奏し得る。
また、本実施形態に係る電池Psにおいて、常態におけるスペーサ5の第一方向及び第二方向におけるサイズ(成型サイズ)がケース本体30の内寸よりも小さく設定される。これにより、スペーサ5を円滑にケース本体30内に挿入できる。従って、組み立て時の作業効率の低下を防止できる。
また、本実施形態に係る電池Psによれば、正極結合部50の凸部55及び負極結合部50の凸部55の何れも、被挿入部56に対する集電体2の第一接続部20の挿入方向の反対方向に向けて突出量が漸減するように形成される。これにより、被挿入部56に対する集電体2の第一接続部20の挿入がし易くなる。
なお、本発明は、上記第3実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
例えば、上記第3実施形態において、スペーサ5の被挿入部56に正極集電体2及び負極集電体2のそれぞれ第一接続部20の先端部(分割中央部24)が挿入されることで、正極集電体2及び負極集電体2にスペーサ5が結合されたが、これに限定されるものではない。例えば、正極集電体2及び負極集電体2のそれぞれ第一接続部20の第二端部P2全体がスペーサ5の被挿入部56に挿入されることで、正極集電体2及び負極集電体2にスペーサ5が結合されてもよい。この場合、第一接続部20の第二端部P2全体を挿入できるように、外側壁部53の第一方向におけるサイズ及び二つの側部54,54の間隔が設定される。
上記第3実施形態において、凸部55は、主壁部52に向けて突出するようにして外側壁部53に設けられたが、これに限定されるものではない。例えば、凸部55は、外側壁部53に向けて突出するようにして主壁部52に設けられてもよい。このようにすれば、集電体2の第一接続部20の第二端部P2が主壁部52と外側壁部53との間に挿入されることで、第一接続部20の第二端部P2が凸部55と干渉して外側壁部53側に押される。これに伴い、第一接続部20の第二端部P2が外側壁部53を外側に押して変形(膨出)させる。従って、この場合も上記第3実施形態と同様に、外側壁部53が第一壁部32に押し付けられ、スペーサ5は、ケース本体30の第一壁部32,32間で突っ張った状態になり、ケース3内の所定位置で固定される。
上記第3実施形態において、凸部55は、正極結合部50、負極結合部50のいずれにおいても、外側壁部53に設けられたが、これに限定されるものではない。一方の凸部55が外側壁部53に設けられ、他方の凸部55が主壁部52に設けられてもよい。
また、外側壁部53を外側に変形(膨出)させる構成は、凸部55に限定されるものではない。かかる構成は種々のものが採用され得る。例えば、集電体2の第一接続部20の第二端部P2に、第一方向における厚みが増大した厚み増大部を設けることにより、外側壁部53を外側に変形(膨出)させるようにしてもよい。
上記第3実施形態において、正極結合部50と負極結合部50とが同一形態に形成されたが、これに限定されるものではない。正極結合部50又は負極結合部50の一方のみが、変形部としての外側壁部53が集電体2の第一接続部20との協働により膨出する構成となっており、他方は、変形部を有していなくてもよい。
上記第3実施形態において、正極結合部50及び負極結合部50はスペーサ5の両端部に設けられたが、これに限定されるものではない。少なくとも一方の結合部50がスペーサ5の端部よりも中央部側に偏位した箇所に設けられてもよい。
上記第3実施形態において、スペーサ5の結合部50が主壁部52、外側壁部53及び一対の側部54,54によって構成され、これらが第三方向に貫通した被挿入部56を形成したが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5の結合部50は、主壁部52、外側壁部53及び一対の側部54,54に加え、被挿入部56の一方の開口部を閉じる閉塞部を備えてもよい。すなわち、被挿入部56は、非貫通状態の穴であってもよい。
上記第3実施形態において、変形部が集電体との協働により膨出する方法として、変形部と集電体とが干渉する構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、集電体とケースとの間の絶縁を保つために、集電体の一部に絶縁部材を接続する場合、その絶縁部材と変形部とが干渉することで変形部が膨出する構成としてもよい。
<第4実施形態>
スペーサ5は、電気絶縁性を備えた合成樹脂成形品である。スペーサ5は、図33及び図34に示す如く、それぞれが一対の集電体2,2のうちの対応する集電体2の第一接続部20の第二端部P2に結合される一対の結合部50,50と、第一方向に延びて一対の結合部50,50を繋ぐ架橋部51とを備える。
何れかの結合部50は、一対の集電体2,2のうちの対応する集電体2の第一接続部20の第二端部P2のみに結合可能である。より具体的には、一方の結合部(以下、正極結合部という)50は、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2のみに結合可能であり、他方の結合部(以下、負極結合部という)50は、負極集電体2の第一接続部20の第二端部P2のみに結合可能である。
正極結合部50は、図35及び図36に示す如く、架橋部51に連結された主壁部52と、該主壁部52から第一方向における外側に延出する少なくとも一つの側部54とを備える。より具体的には、正極結合部50は、架橋部51に連結された主壁部52と、該主壁部52から第一方向における外側に延出する側部54と、主壁部52に対して間隔W3をあけて第一方向における外側で対向する外側壁部53とを備える。
主壁部52は、プレート状に形成されている。主壁部52は、第一方向における外側を向く第一面S1と、第一面S1の反対側の第二面S2とを有している。
側部54は、プレート状に形成されている。側部54は、第一端部(採番しない)と該第一端部の反対側の第二端部(採番しない)とを有する。側部54は、第三方向に沿って配置される。側部54は、主壁部52と外側壁部53とを連結している。すなわち、側部54の第一端部が主壁部52の第一面S1に連結され、該側部54の第二端部が外側壁部53の後述する第二面S4に連結されている。
側部54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた嵌合部23の配置に対応するように設けられる。側部54は、第二方向に間隔W1をあけて二つ設けられている。側部54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた嵌合部23の配置に対応するように設けられている。二つの側部54,54は、架橋部51の長手方向に延びる中心線を基準にして第二方向の振り分け位置(中心線の両側の位置であって、該中心線から同じ距離離れた位置)に配置されている。側部54の第二方向における厚みは、正極第一接続部20の嵌合部23の幅よりも薄く形成されている。これにより、側部54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた嵌合部23と嵌合可能である。すなわち、二つの側部54,54は、正極第一接続部20の第二端部P2に形成された分割中央部24を間に挿入可能である。
外側壁部53は、プレート状に形成されている。外側壁部53は、第一方向における外側を向く第一面S3と、第一面S3の反対側の第二面S4とを有している。外側壁部53は、主壁部52に対して正極集電体2の正極第一接続部20の厚み以上の間隔をあけて配置される。第二方向における外側壁部53の両端部には、それぞれ側部54が連結されている。これにより、正極結合部50の主壁部52、外側壁部53及び二つの側部54,54は、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が挿入される被挿入部56を第三方向に貫通した状態で形成している。
負極結合部50(図37及び図38参照)は、正極結合部50(図35及び図36参照)と基本形態が共通している。そのため、上記正極結合部50についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極結合部50の説明文となる。従って、正極結合部50についての説明文は、負極結合部50の説明に代用される。これに伴い、ここでは負極集電体2の正極集電体2と相違する点について説明する。
負極結合部50の側部54は、正極結合部50の側部54に対して第三方向に向けて延びる仮想軸線を基準(回転中心)にして非対称な位置に配置されている。すなわち、正極結合部50の側部54と負極結合部50の側部54とは、第三方向に向けて延びる仮想軸線を基準(回転中心)にして非対称な位置に配置されている。
より具体的に説明すると、負極結合部50の側部54は、第二方向に間隔W2をあけて二つ設けられている。負極結合部50の二つの側部54,54同士の間隔W2は、正極結合部50の二つの側部54,54同士の間隔W1と異なる。本実施形態においては、負極結合部50の二つの側部54,54同士の間隔W2は、正極結合部50の二つの側部54,54同士の間隔W1よりも広い。
そして、負極結合部50においても、外側壁部53は、結合される集電体2の厚みに対応した間隔をあけて主壁部52と対向するように配置される。上述の如く、負極集電体2の厚みが正極集電体2よりも薄く設定されるため、負極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間隔W4は、正極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間隔W3よりも狭い。これにより、負極結合部50の主壁部52、外側壁部53及び二つの側部54,54は、負極集電体2の第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が挿入される被挿入部56を第三方向に貫通した状態で形成している。
図33及び図34に戻り、架橋部51は、第一方向に延びている。架橋部51は、第一方向における第一端部P8と第一方向における第二端部P9とを有する。架橋部51は、第二方向に間隔をあけて設けられた一対の梁部57,57と、一対の梁部57,57同士を連結する複数の梁連結部58,…とを含む。梁部57は、第一方向に長手をなして形成されている。梁連結部58は、底部34に向く面が平面状に形成されるのに対し、蓋体31に向く面が電極体1の外周における円弧部分と対応した円弧面状に形成されている。梁連結部58は、梁部57,57の端縁に沿って配置されている。
架橋部51は、第一方向における中央部P7が第一端部P8及び第二端部P9に対して第三方向の一方側(底部34と対向する側)に変位するように形成されている。すなわち、架橋部51は、ケース本体30に収容した状態で第一方向における中央部P7を含む部位が底部34に支持され、架橋部51の第一端部P8及び第二端部P9、正極結合部50及び負極結合部50が底部34に対して間隔をあけた状態になるように、形成されている。
架橋部51の第一端部P8は、正極結合部50の主壁部52の第二面S2に接続されている。また、架橋部51の第二端部P9は、負極結合部50の主壁部52の第二面S2に接続されている。
本実施形態に係る電池Psは、以上の通りである。続いて、かかる電池Psの組み立てについて説明する。なお、各構成の配置を明確にするために、便宜上、図39乃至図40において、正極第一接続部20及び正極結合部50の符号20,50の前に+(プラス)記号を付し、負極第一接続部20及び負極結合部50の符号20,50の前に−(マイナス)記号を付している。
まず、図39〜図40に示す如く、蓋体31に固定された正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2が正極結合部50の被挿入部56に結合されるとともに、蓋体31に固定された負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2が負極結合部50の被挿入部56に結合される。すなわち、正極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が正極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に挿入されるとともに、負極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が負極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に挿入される。
このとき、負極第一接続部20の第二端部P2の配置が正極結合部50と対応し、且つ正極第一接続部20の第二端部P2の配置が負極結合部50と対応した状態でスペーサ5が配置されていると、負極集電体2の嵌合部23,23と正極結合部50の側部54,54との配置が一致しない状態(互いに嵌合できない状態)になる(図39の二点鎖線参照)。また、正極集電体2の嵌合部23,23と負極結合部50の側部54,54との配置についても、一致しない状態(互いに嵌合できない配置)になる(図41の二点鎖線参照)。従って、電池の組み立て時にスペーサ5が誤った配置にされても、スペーサ5が正極集電体2及び負極集電体2に結合される(組み立てられる)ことがない。
また、上述の如く、正極結合部50及び負極結合部50において、主壁部52と外側壁部53との間隔が集電体2の厚み(金属プレートの厚み)に対応している。そのため、厚みの薄い集電体2を対象とする結合部(本実施形態では負極結合部50)において、側部54と嵌合部23との配置の不一致だけでなく、主壁部52と外側壁部53との間隔と、集電体2の厚みとの不一致によっても、結合部50と集電体2との結合が防止される(図42の二点鎖線参照)。
そして、スペーサ5の配置が誤っていた場合には、第三方向に延びる仮想軸線回りでスペーサ5が180度回転されることで、正極結合部50と正極第一接続部20の第二端部P2との配置が対応するとともに、負極結合部50と負極第一接続部20の第二端部P2との配置が対応した状態になる。すなわち、正極結合部50の側部54と正極第一接続部20の嵌合部23とが嵌合可能になるとともに、負極結合部50の側部54と負極第一接続部20の嵌合部23とが嵌合可能になる。これにより、スペーサ5が正極集電体2及び負極集電体2に結合できる状態になる。
正極結合部50の側部54と正極第一接続部20の嵌合部23とが嵌合されると、正極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が正極結合部50の主壁部52と沿った状態になる。すなわち、正極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が正極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に挿入された状態になる。また、主壁部52と外側壁部53との間隔が正極第一接続部20の厚みに対応しているため、正極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24は、主壁部52と外側壁部53とに略密接した状態になる。これにより、正極結合部50と正極集電体2との結合が確実になる。
また、負極結合部50の側部54と負極第一接続部20の嵌合部23とが嵌合されると、負極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が負極結合部50の主壁部52と沿った状態になる。すなわち、負極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が負極結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に挿入された状態になる。また、主壁部52と外側壁部53との間隔が負極第一接続部20の厚みに対応しているため、負極第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24は、主壁部52と外側壁部53とに略密接した状態になる。これにより、負極結合部50と負極集電体2との結合が確実になる。
そして、図9に示す如く、スペーサ5が正極集電体2及び負極集電体2に結合された上で、スペーサ5、正極集電体2、負極集電体2及び電極体1がケース本体30内に収容される。そして、蓋体31がケース本体30の第一壁部32,32の第二端部P4,P4及び第二壁部33,33の第二端部P6,P6に密接した状態で溶接される。なお、特に言及しなかったが、スペーサ5は、ケース本体30内での移動を防止するために、第一壁部32,32及び第二壁部33,33の少なくとも何れか一方と接触することが好ましい。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2及び負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2がケース3内でスペーサ5に介して連結された状態になる。これに伴い、正極第一接続部20がスペーサ5を介して負極第一接続部20を拘束するとともに、負極第一接続部20がスペーサ5を介して正極第一接続部20を拘束する。これにより、正極集電体2及び負極集電体2の揺れ動きが規制される。また、揺れ動きが規制された正極集電体2及び負極集電体2に接続された電極体1の揺れ動きも規制される。
従って、電池Psに対して外部から振動が作用しても、正極集電体2と電極体1との相対的な配置及び負極集電体2と電極体1との相対的な配置が一定又は略一定の状態で維持されることになる。その結果、正極集電体2及び負極集電体2において、蓋体31に固定された第二接続部21や、該第二接続部21と第一接続部20との境界近傍に、曲げ作用が生じにくくなる。また、電極体1と集電体2の第一接続部20との接続部分に捻れ等が生じにくくなる。これにより、電池Psを振動環境下で使用しても、正極集電体2や負極集電体2や電極体1が破損してしまうことが防止される。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、振動の影響による集電体2や電極体1の破損を確実に防止できるという優れた効果を奏し得る。
また、本実施形態に係る電池Psにおいて、スペーサ5が誤った配置や態様で正極集電体2及び負極集電体2に結合されることがない。従って、スペーサ5が適正に配置された電池Psを組み立てることができる。
さらに、本実施形態に係る電池Psは、集電体2と結合部50とを結合できない場合、スペーサ5を第三方向に向けて延びる仮想軸線を基準にして180度回転させるだけで、集電体2の第一接続部20の第二端部P2の嵌合部23と、結合部50の側部54とが嵌合可能な状態になる。従って、上記構成の電池Psが組み立てられる際、スペーサ5の配置の適否が確認され、スペーサ5が誤った配置であるときに迅速且つ簡単に配置が修正され得る。
さらに、本実施形態に係る電池Psは、集電体2の第一接続部20の第二端部P2を結合部50に結合したとき、側部54と嵌合部23と嵌合した状態で主壁部52と外側壁部53との間に第一接続部20の第二端部P2の分割中央部24が介在する。これにより、正極集電体2の正極第一接続部20及び負極集電体2の負極第一接続部20が外側に向けて移動することが規制される。従って、該電池Psは、正極集電体2及び負極集電体2に対してスペーサ5を適正な状態で結合し得る。
また、正極結合部50及び負極結合部50のそれぞれは、第二方向に間隔をあけて配置された二つの側部54,54を備える。従って、正極集電体2及び負極集電体2の第一接続部20の第二端部P2にも、二つの側部54,54の配置に対応して二つの嵌合部23,23が形成される。従って、正極第一接続部20の第二端部P2を正極結合部50に結合した状態で、正極第一接続部20の第二端部P2における二つの嵌合部23,23間にある領域(分割中央部24)が、正極結合部50の二つの側部54,54、主壁部52及び外側壁部53によって包囲された状態になる。また、負極第一接続部20の第二端部P2を負極結合部50に結合した状態で、負極第一接続部20の第二端部P2における二つの嵌合部23,23間にある領域(分割中央部24)が負極結合部50の二つの側部54,54、主壁部52及び外側壁部53によって包囲された状態になる。これにより、正極集電体2と正極結合部50との結合及び負極集電体2と負極結合部50との結合が確実になされる。
なお、本発明は、上記第4実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
例えば、上記第4実施形態において、正極結合部50の側部54と負極結合部50の側部54との配置が回転非対称の位置に設定されることで、正極第一接続部20の嵌合部23が正極結合部50の側部54のみに嵌合できるとともに、負極第一接続部20の嵌合部23が負極結合部50の側部54のみに嵌合できるように構成されたが、これに限定されるものではない。例えば、上記第4実施形態のように、正極集電体2の厚みと負極集電体2の厚みとが異なる場合、正極結合部50及び負極結合部50において、主壁部52と外側壁部53との間隔が結合される集電体2の第一接続部20の第二端部P2の厚みに対応するように設定され、該第一接続部20の第二端部P2全体が主壁部52と外側壁部53との間に挿入されてもよい。この場合、厚みの厚い集電体2を対象とする結合部50の主壁部52と外側壁部53との間に厚みの薄い集電体2の第一接続部20の第二端部P2が挿入され得る状態になるが、厚みの薄い集電体2を対象とする結合部50の主壁部52と外側壁部53との間には、厚みの厚い集電体2の第一接続部20の第二端部P2が挿入されることがない。従って、スペーサ5が誤った配置にされた場合に、正極集電体2及び負極集電体2にスペーサ5が結合されることがない。
上記第4実施形態において、正極結合部50及び負極結合部50のそれぞれに二つの側部54,54が設けられたが、これに限定されるものではない。例えば、正極結合部50及び負極結合部50のそれぞれに側部54が設けられる場合、側部54は少なくとも一つ設けられればよい。また、正極結合部50の側部54の数と負極結合部50の側部54の数とが同数である必要はない。
このように正極結合部50及び負極結合部50に側部54が設けられる場合、正極集電体2の嵌合部23の数及び配置は、正極結合部50の側部54の数と配置に対応し、負極集電体2の嵌合部23の数及び配置は、負極結合部50の側部54の数と配置に対応することは勿論である。また、正極結合部50の側部54と負極結合部50の側部54とが回転非対象に配置されることは勿論である。なお、本発明において、「回転非対称」とは、正極結合部50及び負極結合部50のそれぞれの側部54(配置及び数)全体を意図した概念であり、例えば、正極結合部50の側部54の数と負極結合部50の側部54の数とが異なる場合、正極結合部50又は負極結合部50の何れか一方の側部54の一部が他方の側部54の一部又は全体と回転非対称であり、他の側部54,54同士が回転対象に配置されている場合を含む。
上記第4実施形態において、正極結合部50及び負極結合部50が、主壁部52、側部54及び外側壁部53で構成されたが、これに限定されるものではない。例えば、正極結合部50及び負極結合部50は、主壁部52及び側部54で構成されてもよい。この場合、結合部50の側部54と集電体2の嵌合部23との嵌合で結合部50と集電体2とが結合され得る。
上記第4実施形態において、正極結合部50及び負極結合部50の側部54が第三方向に沿って配置され、これを前提に、正極第一接続部20及び負極第一接続部20の第二端部P2に第三方向に延びるスリット状の嵌合部23が設けられたが、これに限定されるものではない。例えば、正極結合部50及び負極結合部50の側部54が突起状に形成され、正極第一接続部20及び負極第一接続部20の第二端部P2に、側部54と嵌合可能なスリット状或いは穴状の嵌合部23が設けられてもよい。また、正極結合部50及び負極結合部50の主壁部52の第二面S2上に穴又はスリットが設けられ、正極第一接続部20及び負極第一接続部20の第二端部P2に、正極結合部50及び負極結合部50の穴又はスリットの嵌合可能な凸部が設けられてもよい。このようにしても、穴又はスリットに対して凸部の配置が一致しなければ、結合部50と集電体2の結合ができないため、スペーサが誤って組み立てられることがない。なお、穴に対して凸部を嵌合させる場合、結合部50に外側壁部53を設けないか、或いは、主壁部52と外側壁部53との間隔を集電体2(第一接続部20)の厚みよりも広くしておくことが好ましい。
上記第4実施形態において、正極結合部50及び負極結合部50が主壁部52、外側壁部53、及び一対の側部54,54によって構成され、これらが第三方向に貫通した被挿入部56を形成したが、これに限定されるものではない。例えば、スペーサ5の結合部50は、主壁部52、外側壁部53及び一対の側部54,54に加え、被挿入部56のケース本体30の底部34を閉じる閉塞部を備えてもよい。すなわち、被挿入部56は、非貫通状態で形成されてもよい。
<第5実施形態>
スペーサ5は、電気絶縁性を備えた合成樹脂成形品である。スペーサ5は、図43乃至図45に示す如く、それぞれが一対の集電体2,2のうちの対応する集電体2の第一接続部20の第二端部P2に結合される一対の結合部50,50と、第一方向に延びて一対の結合部50,50を繋ぐ架橋部51とを備える。
スペーサ5の全長(第一方向における長さ)L1は、ケース本体30の第一壁部32,32間の間隔よりも短い長さに設定されている。スペーサ5の全幅(第二方向における幅)L2は、ケース本体30の第二壁部33,33間の間隔よりも短い長さに設定されている。
一方の結合部(以下、正極結合部という)50は、図43乃至図45に示す如く、架橋部51に連結された主壁部52と、該主壁部52と第一方向に間隔をあけて第一方向における外側で対向する外側壁部53と、第二方向に間隔をあけて配置された一対の側部54,54であって、主壁部52と外側壁部53とを連結する一対の側部54,54とを備える。二つの側部54,54は、正極第一接続部20の第二端部P2に設けられた二本の切り込み23,23の配置に対応している。側部54,54は、切り込み23,23を第三方向から嵌合可能に形成される。そして、正極結合部50において、主壁部52、外側壁部53及び二つの側部54,54が、正極集電体2の第一接続部20の第二端部P2(分割中央部24)を挿入可能な被挿入部56を形成している。
他方の結合部(以下、負極結合部という)50は、正極結合部50と同一形態に形成される。そのため、上記正極結合部50についての上記説明文は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極結合部50の説明文となる。従って、正極結合部50についての説明文は、負極結合部50の説明に代用される。
架橋部51は、第一方向に延びている。これに伴い、架橋部51は、第一端部P8と、第一端部P8の反対側の第二端部P9と、第一端部P8と第二端部P9との間の中央部P7とを第一方向に有する。架橋部51は、第一方向における中央部P7が第一端部P8及び第二端部P9に対して第三方向の一方側に変位した状態で形成されている。
架橋部51は、互いに間隔をあけて配置された一対の梁部57,57と、一対の梁部57,57を互いに連結する少なくとも一つの梁連結部58とを備える。
一対の梁部57,57は、第二方向に間隔をあけて配置されている。梁部57は、第一方向に第一端部と、該第一端部の反対側の第二端部と、第一端部と第二端部との間の中間部とを有する。梁部57の第一端部は、架橋部51の第一端部P8であり、梁部57の第二端部は、架橋部51の第二端部P9であり、梁部57の中央部は、架橋部51の中央部P7である。梁部57の第一端部P8は、正極結合部50に接続され、梁部57の第二端部P9は、負極結合部50の接続されている。
梁部57の第三方向の長さは、該梁部57の第一方向の長さよりも短く設定されている梁部57は、第二方向で薄肉に形成されている。梁部57は、第一方向に長手をなして第三方向に起立した板状に形成される。これにより、梁部57は、断面係数が高められて第三方向における曲げ強度が高められている。
梁部57は、第一方向に延びる第一端縁E1であって、ケース3の底部34側に配置される第一端縁E1と、第一方向に延びる第二端縁E2であって、第一端縁E1の反対側の第二端縁E2とを第三方向に有する。第一端縁E1は、中央部P7を含む直線部E1aと、直線部E1aから第一端部P8にかけて延びる第一傾斜部E1bと、直線部E1aから第二端部P9にかけて延びる第二傾斜部E1cとを含む。第一傾斜部E1bは、第一端部P8に向かうにつれて第二端縁E2側に傾斜している。第二傾斜部E1cは、第二端部P9に向かうにつれて第二端縁E2側に傾斜している。これにより、スペーサ5がケース3内に収容された状態で、梁部57の直線部E1aが底部34に接する一方で、第一傾斜部E1b及び第二傾斜部E1cが底部34から離間した状態になる。これに伴い、結合部50,50も、底部34から離間した状態になる。
梁連結部58は、複数設けられ、第一方向に間隔をあけて配置される。これにより、第三方向に貫通した開放部Hが形成されている。梁連結部58は、第二方向に延びている。これに伴い、梁連結部58は、第二方向に第一端部P10と、第一端部P10の反対側の第二端部P11と、第一端部P10と第二端部P11との間の中央部P12とを有する。梁連結部58は、図46に示す如く、ケース3の底部34と対向する第一面S1と、第一面S1の反対側の第二面S2とを第三方向に有する。そして、梁連結部58の第二面S2は、電極体1の円弧部17の外周形状に対応して、凹状の円弧面になっている。これにより、スペーサ5は、一対の集電体2,2の第一接続部20,20同士を連結した状態で、一対の集電体2,2の一方の円弧部17との干渉を回避できるようになっている。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、正極集電体2の正極第一接続部20の第二端部P2及び負極集電体2の負極第一接続部20の第二端部P2がケース3内でスペーサ5に介して連結された状態になる。これに伴い、正極第一接続部20がスペーサ5を介して負極第一接続部20を拘束するとともに、負極第一接続部20がスペーサ5を介して正極第一接続部20を拘束する。これにより、正極集電体2及び負極集電体2の揺れ動きが規制される。また、揺れ動きが規制された正極集電体2及び負極集電体2に接続された電極体1の揺れ動きも規制される。
従って、電池Psに対して外部から振動が作用しても、正極集電体2と電極体1との相対的な配置及び負極集電体2と電極体1との相対的な配置が一定又は略一定の状態で維持されることになる。その結果、正極集電体2及び負極集電体2において、蓋体31に固定された第二接続部21や、該第二接続部21と第一接続部20との境界近傍に、曲げ作用が生じにくくなる。また、電極体1と集電体2の第一接続部20との接続部分に捻れ等が生じにくくなる。これにより、電池Psを振動環境下で使用しても、正極集電体2や負極集電体2や、電極体1が破損してしまうことが防止される。
以上のように、本実施形態に係る電池Psは、振動の影響による集電体2や電極体1の破損を確実に防止できるという優れた効果を奏し得る。
そして、架橋部51の一対の梁部57,57の間に第三方向で貫通した開放部Hが形成され、スペーサ5全体が軽量化される。これにより、電池Ps全体が重量化することなく、集電体2や電極体1の破損が防止される。
また、梁部57,57同士が梁連結部58によって連結されることで、架橋部51の剛性が高まり、架橋部51の変形が防止される。特に、梁部57,57同士が複数の梁連結部58,…によって連結されることで、架橋部51の剛性がより高まり、架橋部51の変形がより確実に防止される。これにより、集電体2の第一接続部20が確実に拘束され、集電体2や電極体1の破損がより確実に防止され得る。
なお、本発明は、上記第5実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
例えば、上記第5実施形態において、梁連結部58が複数設けられたが、これに限定されるものではない。例えば、梁連結部58は、一つだけでもよい。
上記第5実施形態において、梁連結部58は第二方向に真っ直ぐ延びたが、これに限定されるものではない。例えば、梁連結部58は、図47に示す如く、梁部57に対して傾斜する方向に延びるようにしてもよい。この場合、梁連結部58は、梁部57に対して鋭角又は鈍角をなす方向のどちらでもよい。そして、梁連結部58が複数設けられる場合、それぞれの梁連結部58が同方向に延びる必要はなく、異なる方向に延びるようにしてもよい。この場合、隣り合う梁連結部58,58同士が交差してもよい。このようにしても、梁連結部58を挟むようにして第三方向に貫通した開放部Hが形成され、スペーサ5が軽量化し、結果的に電池(蓄電素子)全体が軽量化する。
上記第5実施形態において、それぞれの梁連結部58が梁部57のみに連結されて互いに平行又は略平行になるように配置されたが、これに限定されるものではない。例えば、複数の梁連結部58,…が設けられる場合、図48に示す如く、一対の梁部57,57の間で第一方向に延びる補助梁部59が設けられ、複数の梁連結部58,…が補助梁部59を介して互いに連結されてもよい。梁連結部58は、一対の梁部57,57を連結しつつ、その両側に第三方向で貫通した開放部Hが形成される態様であれば種々変更可能である。
<第6実施形態>
第6実施形態に係る電池Psは、上記各実施形態と同じ基本構成を有している。第6実施形態に係る電池Psが異なる点は、スペーサ5の構造である。図49に示す如く、スペーサ5は、上記各実施形態と異なり、一対の結合部50,50を有していない。そのため、スペーサ5は、一対の集電体2,2を連結するものではない。スペーサ5は、一対の集電体2,2の第一接続部20,20の第二端部P2,P2間に配置される、例えば樹脂製の板材である。そのため、スペーサ5の長手方向における第一端部P8は、正極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。また、スペーサ5の長手方向における第二端部P9は、負極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。
より詳しくは、一対の集電体2,2のそれぞれ第二端部P2は、ケース本体30の隔壁に近接している。集電体2とケース本体30とを絶縁するために、第二端部P2の表面には、絶縁性を有する被覆層26が形成されている。被覆層26は、例えば樹脂製のキャップである。そのため、スペーサ5の各端部は、第二端部P2における被覆層26に接触乃至近接している。なお、集電体2とケース本体30との間の絶縁を図る必要がない場合は、被覆層26は不要である。
このように、本実施形態に係る電池Psにおいては、一対の集電体2,2の第一接続部20,20間の間隔を一定又は略一定に保つための間隔保持部、より詳しくは、第一接続部20が内側に変位することを防止するための間隔保持部は、第一接続部20,20の第二端部P2,P2のうち、相手方の集電体2を向く面を第一端部P8及び第二端部P9にて係止するスペーサ5である。これにより、集電体2と電極体1との相対的な配置が維持される。そして、電池Psが振動環境下に設置され、集電体2及び電極体1が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体2や該集電体2に接続された電極体1の破損を防止することができる。
なお、第一接続部20の第二端部P2の外面は、ケース本体30の隔壁(第一壁部32)に接触乃至近接している。そのため、第一接続部20が外側(相手方の集電体2から離れる方向、すなわち、電極体1を引っ張る方向)に変位することも規制されている。
<第7実施形態>
第7実施形態に係る電池Psは、上記各実施形態と同じ基本構成を有している。第7実施形態に係る電池Psが異なる点は、間隔保持部がスペーサ5ではない点である。図50に示す如く、ケース本体30の底部34のうち、第一方向(図中のX軸方向)における端部を除く部分(面)がケース本体30内に向かってオフセットされることで、ケース本体30の底部34は、内側に凸形状となっている。そのため、ケース本体30の底部34の両端部には、段差部37,37が形成されている。そして、一方の段差部37の縦面は、正極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。また、他方の段差部37の縦面は、負極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。
このように、本実施形態に係る電池Psにおいては、第一接続部20が内側に変位することを防止するための間隔保持部は、ケース本体30の底部34に形成された段差部37,37である。これにより、集電体2と電極体1との相対的な配置が維持される。そして、電池Psが振動環境下に設置され、集電体2及び電極体1が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体2や該集電体2に接続された電極体1の破損を防止することができる。
なお、第一接続部20の第二端部P2の外面は、ケース本体30の隔壁(第一壁部32)に接触乃至近接している。そのため、第一接続部20が外側(相手方の集電体2から離れる方向、すなわち、電極体1を引っ張る方向)に変位することも規制されている。
あるいは、図51に示す如く、ケース本体30の底部34のうち、第一方向(図中のX軸方向)における端部がケース本体30外に向かってオフセットされることで、ケース本体30の底部34は、両端部に段差部としての凹部38,38を有している。そして、集電体2の第二端部P2は、凹部38内に挿入されている。そのため、一方の凹部38の内側の縦面は、正極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。また、他方の凹部38の内側の縦面は、負極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。
このように、本実施形態に係る電池Psにおいては、第一接続部20が内側に変位することを防止するための間隔保持部は、ケース本体30の底部34に形成された凹部38,38である。これにより、集電体2と電極体1との相対的な配置が維持される。そして、電池Psが振動環境下に設置され、集電体2及び電極体1が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体2や該集電体2に接続された電極体1の破損を防止することができる。
なお、第一接続部20の第二端部P2の外面は、凹部38の外側の縦面に接触乃至近接している。そのため、第一接続部20が外側(相手方の集電体2から離れる方向、すなわち、電極体1を引っ張る方向)に変位することも規制されている。
<第8実施形態>
図52に示す如く、ケース本体30の底部34のうち、第一方向(図中のX軸方向)における端部にリブ39が形成されることで、ケース本体30の底部34は、両端部に段差部としての凹部38,38を有している。リブ9は、底部34と一体的に形成されていてもよいし、底部34に後付けされる別体であってもよい。そして、集電体2の第二端部P2は、ケース本体30の第一壁部32とリブ39との間に挿入されている。そのため、一方のリブ39は、正極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。また、他方のリブ39は、負極集電体2の第二端部P2の内面に接触乃至近接している。
このように、本実施形態に係る電池Psにおいては、第一接続部20が内側に変位することを防止するための間隔保持部は、ケース本体30の底部34に形成された凹部38,38である。これにより、集電体2と電極体1との相対的な配置が維持される。そして、電池Psが振動環境下に設置され、集電体2及び電極体1が振動(揺動)しても、振動の影響による集電体2や該集電体2に接続された電極体1の破損を防止することができる。
なお、第一接続部20の第二端部P2の外面は、ケース本体30の隔壁(第一壁部32)に接触乃至近接している。そのため、第一接続部20が外側(相手方の集電体2から離れる方向、すなわち、電極体1を引っ張る方向)に変位することも規制されている。あるいは、ケース本体30の底部34のそれぞれ端部に一対のリブ39,39が設けられ、該一対のリブ39,39間に凹部38が形成され、外側に配置されたリブ39によって、第一接続部20が外側に変位することを規制するようにしてもよい。
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
また、本発明は、各実施形態において、他の実施形態の構成を採用できるものは採用することを意図している。すなわち、各実施形態における構成は、実施形態間で相互に適用し合うことができる。
上記各実施形態において、蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池が挙げられたが、蓄電素子は、リチウムイオン電池に限定されるものではない。例えば、蓄電素子は、ニッケル水素電池等の他の電池や、キャパシタ(電気二重層キャパシタ等)であってもよい。
1…電極体、2…集電体(正極集電体、負極集電体)、3…ケース、4…外部端子(正極外部端子、負極外部端子)、5…スペーサ、6…リベット(正極リベット、負極リベット)、7…接続杆(正極接続杆、負極接続杆)、8…内部ガスケット(正極内部ガスケット、負極内部ガスケット)、9…外部ガスケット(正極外部ガスケット、負極外部ガスケット)、10…セパレータ、11…正極板(極板)、12…負極板(極板)、13…正極リード部、14…負極リード部、15…正極クリップ部材、16…負極クリップ部材、17…円弧部、18…直線部、20…第一接続部(電極体添設部)(正極第一接続部、負極第一接続部)、21…第二接続部(固定用片部)(正極第二接続部、負極第二接続部)、22…接続片(正極接続片、負極接続片)、23…切り込み、嵌合部、24…分割中央部、25…貫通穴、26…被覆層(キャップ)、30…ケース本体、31…蓋体、32…第一壁部、33…第二壁部、34…底部、35…開口部、36…貫通穴(正極貫通穴、負極貫通穴)、37…段差部、38…凹部、39…リブ、40…端子部、41…頭部、42…回止部材(正極回止部材、負極回止部材)、50…結合部(正極結合部、負極結合部)、51…架橋部、51a…対向面、51b…肉抜部、52…主壁部、53…外側壁部(変形部)、54…側部、55…凸部、56…被挿入部、57…梁部、58…梁連結部、59…補助梁部、60…第一リベット部、61…第二リベット部、62…胴部、70…第一穴(貫通穴)、71…第二穴(貫通穴)、81…貫通穴、90…凹部、91…貫通穴、L1…全長、L2…全幅、Ps…電池、E1…第一端縁、E1a…直線部、E1b…第一傾斜部、E1c…第二傾斜部、E2…第二端縁、P1,P3,P5,P8,P10…第一端部、P2,P4,P6,P9,P11…第二端部、P7,P12…中央部、S1,S3…第一面、S2,S4…第二面、H…開放部

Claims (11)

  1. 互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、
    それぞれが接続部を有し、それぞれが該接続部にて前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体と、
    前記電極体及び前記一対の集電体を収容するケースであって、該ケース内で前記電極体が前記一対の集電体によって支持されるケースと、
    前記一対の集電体の前記接続部よりも先端側の部位間の間隔を保持する間隔保持部とを備え
    前記間隔保持部は、前記ケース内で前記一対の集電体を連結するスペーサであり、
    前記スペーサは、それぞれが前記一対の集電体のうちの対応する集電体に結合される一対の結合部及び該一対の結合部を繋ぐ架橋部を有し、
    前記架橋部は、
    それぞれが前記一対の結合部を繋ぐ一対の梁部であって、互いに間隔をあけて配置される一対の梁部と、
    該一対の梁部を互いに連結する少なくとも一つの梁連結部とを備える
    蓄電素子。
  2. 互いに絶縁された正極板と負極板とを含む電極体と、
    それぞれが接続部を有し、それぞれが該接続部にて前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体と、
    前記電極体及び前記一対の集電体を収容するケースであって、該ケース内で前記電極体が前記一対の集電体によって支持されるケースと、
    前記一対の集電体の前記接続部よりも先端側の部位間の間隔を保持する間隔保持部とを備え、
    前記間隔保持部は、前記ケース内で前記一対の集電体を連結するスペーサであり、
    前記スペーサは、前記一対の集電体のうちの一方の集電体の所定部位に結合される第一結合部及び前記一対の集電体のうちの他方の集電体の所定部位に結合される第二結合部を有し、
    前記第一結合部及び前記第二結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、前記一対の集電体のうちの対応する集電体の前記所定部位のみに結合可能である
    蓄電素子。
  3. 前記スペーサは、前記ケースの内面に直接的又は間接的に接触する
    請求項1又は請求項2に記載の蓄電素子。
  4. 前記スペーサは、前記ケース内で突っ張り、前記ケース内で固定される
    請求項3に記載の蓄電素子。
  5. 前記スペーサは、可撓性を有し、撓みによって前記ケース内で突っ張ることができる程度に全長が伸び、前記ケース内で固定される
    請求項3又は請求項4に記載の蓄電素子。
  6. 前記スペーサは、
    前記一対の集電体の前記接続部よりも先端側の部位が間隔を空けて並ぶ方向における両端部よりも中央部が凸となる形状を有し、
    前記中央部が前記ケースの内面に支持され、且つ、前記両端部が前記一対の集電体から直接又は間接に力を受けることにより、撓む
    請求項5に記載の蓄電素子。
  7. 前記スペーサは、それぞれが前記一対の集電体のうちの対応する集電体に結合される一対の結合部を有し、
    前記一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、前記集電体との協働により膨出する変形部を有し、
    前記スペーサは、前記変形部の膨出によって前記ケース内で突っ張り、前記ケース内で固定される
    請求項3に記載の蓄電素子。
  8. 前記スペーサは、前記変形部の膨出によって前記ケース内で突っ張ることができる程度に全長が伸び、前記ケース内で固定される
    請求項7に記載の蓄電素子。
  9. 前記一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
    主壁部と、
    該主壁部と間隔をあけて対向する前記変形部と、
    前記主壁部と前記変形部とを繋ぐ側部であって、前記間隔に前記集電体の先端部を挿入可能とする側部とを備え、
    前記変形部は、前記間隔に挿入された前記集電体の前記先端部と干渉することにより、膨出する
    請求項7又は請求項8に記載の蓄電素子。
  10. 前記一対の結合部のうちの少なくとも一方の結合部は、
    前記主壁部と、
    前記変形部と、
    前記側部と、
    前記主壁部及び前記変形部のうちの少なくとも何れか一方に、前記主壁部及び前記変形部のうちの他方に向けて突出するようにして設けられる凸部とを備え、
    前記変形部は、前記間隔に挿入された前記集電体の前記先端部と前記凸部とが干渉することにより、膨出する
    請求項9に記載の蓄電素子。
  11. 正極板及び負極板のうちの対応する極板に接続される一対の集電体を連結するためのスペーサであって、
    前記一対の集電体のうちの一方の集電体と結合される結合部、及び前記一対の集電体のうちの他方の集電体と結合される結合部によって構成される一対の結合部と、該一対の結合部を繋ぐ架橋部とを備え、
    前記架橋部は、
    それぞれが前記一対の結合部を繋ぐ一対の梁部であって、互いに間隔をあけて配置される一対の梁部と、
    該一対の梁部を互いに連結する少なくとも一つの梁連結部とを備える
    スペーサ。
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