JP5885036B2 - 電池 - Google Patents

Description

本発明は、電池外装体の内部と外部とを連通するリベット部材と、電池外装体の外面から突出する外部接続端子とが、平面視で異なる位置に配設されている電池に関する。

リチウム二次電池や電気二重層キャパシタ等の二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンおよび携帯端末の電源等として重要性が高まってきている。特に、高出力電源用途としては、高エネルギー密度および高出力特性を実現し得る扁平な筐型形状を有する二次電池が、所望の電圧仕様や容量仕様等に相当する数だけ連結された組電池の形態で好ましく用いられている。

かかる扁平な筐型形状を有する電池においては、一般的に、電池の外装体の内部に収容された発電要素と、外装体の外部に突出するように形成された正負の外部接続端子とが、導電経路を介して電気的に接続されている。この導電経路は、外装体の蓋体に形成された端子孔を通じて外装体の内部と外部とを連絡しており、蓋体の当該端子孔部の内表面および外表面にそれぞれ設置された内部絶縁部材および外部絶縁部材により蓋体（外装体）との電気的絶縁が図られる。

また、外部接続端子は、平面視（すなわち、蓋体の表面に対して垂直上方から見た状態）で、外部絶縁部材上の端子孔とは水平方向に少し離れた位置、典型的には蓋体の長手方向の端部側に離れた位置に、端子接続部材を介して設置されることがあり得る。かかる外部端子構造においては、典型的には、ボルト形状の外部接続端子のネジ部を、断面形状が略Ｚ形状の端子接続部材の一端に設けた貫通孔に貫通させつつ、外部接続端子の頭部を当該端子接続部材により押さえることで、外部接続端子を外部絶縁部材上に固定している。また、端子接続部材は、他端を外部絶縁部材、蓋体、内部絶縁部材および内部導電経路構成部材等と共に、蓋体の端子孔を利用して、導電経路を構成し得る金属製のリベット部材等によりかしめ留めされて、一体的に固定されている。

このように、外部端子構造において、外部接続端子の設置位置と、かしめ留めによる他の部材の固定位置とを水平方向でずらすことで、外部接続端子に発生するネジ締めのトルクが直接かしめ留め部に加わることが防止されている。すなわち、上記のトルクが繰り返し発生することでかしめ留めが緩んで電池の気密性が低下したり、締め付けトルクによりリベット部が破壊されて導電経路が切断されるといった問題が発生することが抑制されている。

特開２０１０−０４０５３３号公報

トヨタ技術公開集、Vol.No. 256、第３７５頁（２０１２年３月３０日発行）

しかしながら、上記のような外部端子構造においても、ナットを過剰に強く締め付けすぎたり、着脱を繰り返したりすると、かかる着脱時の回転トルクがかしめ留め部を支点として上向きの力に変換され、外部端子が持ち上がり、例えば、接続端子部材の曲げ加工部分等に局所的に応力が発生していた。

さらに、この種の電池は、ワイヤーハーネス等を介して外部接続端子を外部機器等に電気的に接続することで、外部への電力の供給および外部からの電極の充電、さらには、かかる電池の各種性能評価等が行われる。また、組電池を構築する場合は、一般的に、バスバーと呼ばれる長尺板状の導電性部材を各電池の外部接続端子にボルト締結することにより、各端子間の電気的な接続を実現している。これらのワイヤーハーネスやバスバー等の着脱時や、電池の使用時に振動が生じた場合等には、外部接続端子に上向きの力が発生し、外部接続端子が上下に振動することがあり得る。そしてこのような振動によっても、接続端子部材の曲げ加工部分等に応力が集中して発生していた。

そのため、上記の外部端子構造においては、外部接続端子に上向きの力が繰り返し加わることで、端子接続部材が疲労により破断し得るという新たな問題が生じていた。かかる問題に対し、端子接続部材の上下方向での移動を防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１および非特許文献１等参照）。例えば、特許文献１には、端子接続部材上に端子押さえ材を架橋する構成が開示されているが、かかる構成は端子押さえ材を設置するためのスペースを要するため、扁平な筐型形状を有する電池には適用することができない。
本発明は、上述したような従来の問題を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、外部接続端子に上向きの力が繰り返し加わっても、外部接続端子の上下方向の移動を抑制し、端子接続部材の破損が抑制されている耐久性と信頼性とが高められた電池を提供することである。

ここに開示される発明は、上記課題を解決する手段として、電池外装体の外面上に配置され、該電池外装体の内部に連通する孔が備えられた外部絶縁部材と、上記外部絶縁部材上に配置される基部と上記基部から上方に突出する突出部とが備えられた外部接続端子と、上記外部絶縁部材上に配置されるとともに上記孔に対応する孔部を有する基底部と、上記基底部から上方に立ち上がり、上記外部接続端子の上記突出部が貫通する貫通孔を備えるとともに上記基部の上面を覆うカバー部とが備えられた端子接続部材と、上記端子接続部材の上記孔部と上記外部絶縁部材の上記孔とを連通するとともに、上記端子接続部材と上記外部絶縁部材とを上記電池外装体に固定するリベット部材とを具備する電池を提供する。
かかる電池において、上記外部絶縁部材は、電池外装体の外面上に配置される外部絶縁部材本体と、該外部絶縁部材本体から上方に立ち上がり上記端子接続部材の上記カバー部を上方より押さえる押さえ部とを備えていることを特徴としている。

以上の構成によると、外部絶縁部材上に配置された端子接続部材と外部接続端子とは、押さえ部によって上下方向の移動が抑制され得る。したがって、端子接続部材は、リベット留めされている一端に対して外部接続端子を固定する他端が持ち上げられることが抑制され、端子接続部材の曲げ加工部分の応力集中が拡散される。その結果、端子接続部材の破断が抑制され、かかる外部端子構造の耐久性と信頼性が高められる。このような外部接続端子の上向きの移動を抑制する構成を、部材を増やすことなく、また、広いスペースを要することなく実現することができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、上記押さえ部は、平面視で上記端子接続部材の上記基底部の上記孔部の中心と上記カバー部の上記貫通孔の中心とを結ぶ方向を第一の方向としたとき、上記第一の方向に直交する第二の方向であって、上記貫通孔の中心を通る線を基準として、上記基底部とは反対側の領域の端部において上記カバー部を押さえるよう形成されていることを特徴としている。
かかる構成によると、端子接続部材は、リベット留めされている一端に対して最も離れた位置において押さえ部により押さえらえる。すなわち、てこの原理により、端子接続部材の他端の上方向への移動をより効果的に抑制することができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、上記端子接続部材は平面視で略長方形であって、長辺方向の一方の側に基底部が、他方の側にカバー部が設けられ、上記外部絶縁部材の上記押さえ部は上記カバー部を短辺部分において押さえている。ここで、上記端子接続部材の短径の長さをａ、上記押さえ部において上記カバー部の上方に位置する固定部の厚みをＴ１、上記固定部の上記長辺方向の長さである押さえ幅をＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１≧１であることを特徴としている。
かかる構成によると、外部接続端子の移動をより効果的に抑制し得る押さえ部を構成することができ、電池の耐久性と信頼性をより一層高めることができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、上記端子接続部材は平面視で略長方形であって、長辺方向の一方の側に基底部が、他方の側にカバー部が設けられ、上記外部絶縁部材の上記押さえ部は上記カバー部を短辺部分において押さえている。ここで、上記端子接続部材の短辺の長さをａ、上記押さえ部において上記カバー部の上方に位置する固定部の上記短辺方向の長さである押さえ長さをＴ３としたとき、Ｔ３≧０．４×ａであることを特徴としている。
かかる構成によると、外部接続端子の移動をより効果的に抑制し得る押さえ部を構成することができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、上記外部絶縁部材の上記押さえ部は複数備えられていることを特徴としている。押さえ部は、複数個所に分けて複数のものが備えられていても良い。電池の使用状況等に応じて多様な構成とすることができる。これによっても、上記と同様の外部接続端子の移動をより抑制する効果を得ることができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、前記固定部は、前記外部接続端子の中心に向かうにつれて上方の表面が下方に傾斜されていることを特徴としている。
かかる構成によると、外部絶縁部材上に端子接続部材を設置するに際し、端子接続部材の端部が上方から固定部を押さえることで、押さえ部材が水平方向に湾曲されるとともに、端子接続部材の端部が外部絶縁部材上に設置された時点で端子接続部材と固定部との接触が解消されて、固定部による両部材の嵌め合わせが実現される。したがって、外部端子構造を簡便に組み立てることができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様において、上記端子接続部材の上記カバー部は、カバー部本体と、該カバー部本体の上方側に設けられたバスバーとを備え、該バスバーは、上記外部接続端子の上記突出部に装着された固定部材によって上方より上記カバー部本体に固定されており、上記押さえ部は、上記端子接続部材の上記カバー部本体に固定された上記バスバーを上方より押さえることを特徴としている。すなわち、かかる外部端子構造においては、バスバーを外部接続端子として含むことができる。かかるバスバーを用いた場合でも、バスバーを通じて外部接続端子が上方向に持ちあがるのを抑えることができ、上記と同様の効果を得ることができる。

以上のとおり、ここに開示される電池は、外部接続端子に振動等の外力、特に上方向の引っ張り力が繰り返し加わった場合であっても、端子接続部材の破損が抑制されており、耐久性および信頼性が高いものとして提供され得る。そのため、例えば、かかる電池の使用環境において振動等が発生しやすい用途に好ましく用いることができる。また、複数の電池をバスバーにより連結して組電池の形態で用いる用途に好ましく用いることができる。例えば、具体的には、（イ）５０Ａ以上（例えば５０Ａ〜２５０Ａ）、さらには１００Ａ以上（例えば１００Ａ〜２００Ａ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用されることが想定されるリチウム二次電池や、（ロ）理論容量が１０Ａｈ以上（さらには２０Ａｈ以上）の大容量タイプであって５Ｃ以上（例えば５Ｃ〜５０Ｃ）さらには１０Ｃ以上（例えば１０Ｃ〜４０Ｃ）のハイレート放電を含む充放電サイクルで使用されることが想定されるリチウム二次電池のいずれか、好ましくは（イ）および（ロ）の両方の特性を備える電池において好ましく適用することができる。したがって、例えば、自動車等の車両に搭載される駆動用電源や、持ち運びが可能なポータブルの電源等として特に好適に使用し得る。なお、かかる電池を車両に搭載する場合、車両の種類は特に限定されないが、典型的には、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等とすることができる。

（ａ）は電池の平面図であって、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面を模式的に示した図である。 一実施形態に係る外部端子構造を例示した要部断面図である。 一実施形態における押さえ部の構成を説明する図である。 一実施形態における外部端子構造を例示した断面図である。 外部絶縁部材の押さえ部が端子接続部材外を押さえる位置を説明する平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を示し、ここに開示される発明について詳しく説明する。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。特に、電池ケース外方に設置されている外部端子構造を構成する各部材の具体的な形態やそれらの相対的な寸法および位置関係等については、本発明に係る構成を説明するための一例が示されたものであり、本発明は各図面に具体的に示された例に限定されことなく、各種の態様を考慮することができる。また、本明細書において特に言及している事項（電池の外部端子構造）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（発電要素の具体的な構成等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

以下、ここに開示される電池について好適な実施形態を基に説明する。しかしながら、本発明の適用対象をかかる構成の電池に限定することを意図したものではない。本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能なデバイス一般を指す用語であって、一次電池、二次電池等を含む概念である。また、「二次電池」とは、リチウム二次電池、金属リチウム二次電池、ナトリウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池（いわゆる化学電池）のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（いわゆる物理電池）をも包含する。ここに開示される技術は、典型的には密閉型の二次電池に好ましく適用することができ、特に扁平な筐型形状を有する二次電池（いわゆる角型の二次電池）に好ましく適用できる。

図１は、一実施形態に係る電池（例えば、リチウム二次電池）の（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。図２は、一実施形態に係る電池の外部端子構造を例示した図である。
図１および２に示すように、本実施形態に係る電池１は、例えば従来の一般的なリチウム二次電池にみられるように、典型的には所定の電池構成材料（例えば、正負それぞれの集電体に活物質が保持された正極および負極ならびにセパレータ等）を具備する発電要素７０が適切な電解液（図示せず）とともに外装体６０に収容された構成を有する。そして、この発電要素７０と、外装体６０の表面に設けられた外部接続端子４０とが、電気的に接続されていることで、発電要素７０において発生される電力を外部接続端子４０から取り出すことが可能とされている。なお、この実施形態において、電池１は扁平な角型電池であるが、かかる電池１の形状は角型に限定されず、円柱形状、ラミネートバッグ形状等の任意の形状であってよい。また、発電要素７０は、例えば、正極と負極とが対向されてなる電極体が積層されて配置されている積層型の発電要素７０であっても良いし、かかる電極体が捲回されてなる捲回型の発電要素７０であってもよいし、その他の任意の構成等であっても良い。

この電池１に備えられる発電要素７０や電解液等の構成は、本発明を特徴付けるものではないため特に詳しく説明しないが、当業者の技術常識に基づき、目的や用途に応じて適切なものを選択して採用することができる。
例えば、発電要素７０は、正極集電箔上に正極活物質層を備える正極シートと、負極集電箔上に負極活物質層を備える負極シートとが、２枚のセパレータにより互いに絶縁された状態で積層され、捲回された発電要素７０とすることができる。ここで、正極シート、負極シートおよびセパレータは、正極活物質層が備えられず正極集電箔が露出した露出部が一方の端部にはみ出し、負極活物質層が備えられず負極集電箔が露出した露出部が他方の端部にはみ出した状態で重ね合わせることで積層体とすることができる。そしてさらに、この積層体を捲回することで、一方の端部に正極集電箔を、他方の端部に負極集電箔を渦巻き状に突出させた発電要素７０とすることができる。かかる発電要素７０は、外装体６０の形状に対応させて扁平に拉げさせるようにしてもよい。このように形成した発電要素７０の一方の端部に突出している正極集電箔に正極集電体（図示せず）を、他方の端部に突出している負極集電箔に負極集電体（図示せず）を溶接等により接合することで、発電要素７０において発生される電力を低損失で外部接続端子４０に送ることができるとともに、外装体６０内での発電要素７０の位置決めを行うことができる。

また、電解液としては、この種の一般的な電池１に用いられる各種の電解液から適宜選択して用いることができる。例えば、リチウム二次電池については、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒（非水溶媒）中に含んだものが例示される。かかる電解液は、常温で液状の非水電解質（すなわち電解液）を好ましく使用することができる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等が例示される。かかる支持塩は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましい例として、ＬｉＰＦ_６が挙げられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類が例示される。これら有機溶媒は、一種のみを単独で、または二種以上を組み合わせて用いることができる。かかる非水電解質には、必要に応じて、ガス発生添加剤、被膜形成添加剤等に代表される各種の添加剤が加えられていても良い。

本実施形態において、電池外装体６０は、扁平な直方体箱形状の一つの面（図１においては上面）が開口した形態のケース本体６４と、その開口部を塞ぐ長方形板状の蓋体６２とから構成されている。なお、外装体６０を構成する材質としては比較的軽量なアルミニウムおよびアルミニウム合金が一般的に使用され得る。しかしながら、外装体６０としては、これに限定されることなく、例えば、従来の各種電池に使用されるものと同様の材質のものを使用することができる。具体的には、例えば、スチール等の金属材料、あるいはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。

電池外装体６０には、発電要素７０の正極および負極とそれぞれ電気的に接続される正・負の外部接続端子４０が、外装体６０の外方（図では上側）に向けて突出するように設けられている。かかる外部接続端子４０は、典型的には、蓋体６２に設置され得る。蓋体６２には、さらに、電解液の注入口を封止する注液口栓６６や安全弁６８等が設けられていてもよい。
外装体６０の蓋体６２には、外装体６０の内部と外部とを連絡する端子孔６２ａが設けられている。外部接続端子４０は、この端子孔６２ａから水平方向に少し離れた位置、典型的には蓋体６２の長手方向の端部側に離れた位置に設置されている。そして、外部接続端子４０から端子孔６２ａを通じて発電要素７０にまで連通する導電経路が、蓋体６２（外装体６０）の外表面に外部端子構造１０を構築することにより、蓋体６２との絶縁を図りつつ形成されている。

かかる外部端子構造１０は、本質的には、外部絶縁部材２０、端子接続部材３０および外部接続端子４０が、リベット部材５０等の固定手段により外装体６０（蓋体６２）に固定されることで構成され得る。以下、かかる外部端子構造１０について説明する。
蓋体６２の端子孔６２ａの周辺には、蓋体６２の当該端子孔６２ａ部分を含む外表面に外部絶縁部材２０が、内表面に内部絶縁部材８０がそれぞれ設置されている。内部絶縁部材８０は、典型的には、端子孔６２ａの孔内（内表面）に沿うように突出する円筒形状の突起部を備えている。かかる外部絶縁部材２０と内部絶縁部材８０とにより、外装体６０は導電経路から絶縁されることとなる。これらの絶縁部材２０，８０は、典型的には、絶縁性樹脂やゴム材等から構成することができ、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等を用いて好適に構成することができる。

外部絶縁部材２０は、外装体６０の外面上に配置される外部絶縁部材本体２２と、この外部絶縁部材本体２２から上方に立ち上がる押さえ部２４とを備えている。この押さえ部２４は、典型的には断面略コの字状となるように押さえ部２４の先端が水平方向に少し突出している。そしてこの突出部分の少なくとも一部が、後述の端子接続部材３０のカバー部３４を押さえて固定することとなる。このカバー部３４の上方を覆う部分が固定部２６である。また、外部絶縁部材本体２２には、蓋体６２の端子孔６２ａに対応する孔２２ａが形成されている。そしてこの外部絶縁部材本体２２上に、端子接続部材３０と外部接続端子４０とが配置される。なお、外部絶縁部材本体２２には、端子接続部材３０と外部接続端子４０とが配置される位置に、それぞれ端子接続部材３０と外部接続端子４０との正確な配置を容易にする受部（例えば、図１参照）が形成されていてもよい。この受部は、外部絶縁部材本体２２の表面に凹部を設けることで形成してもよいし、外部絶縁部材本体２２の表面から各部材の形状に対応する壁状のガイドを立設することで形成してもよい。

外部接続端子４０は、金属等の導電性材料によって構成されており、好ましくは機械的強度に優れた金属から構成されている。かかる外部接続端子４０は、外部絶縁部材２０に据えられる基部４２と、この基部から上方（外装体６０の外方）に突出する突出部４４とを備えている。外部接続端子４０は突出部４４にネジを切ることにより、外部部材（図示せず）との締結が可能なように構成されていても良い。この場合、典型的には、外部接続端子４０は金属製（例えば、ステンレス鋼製）のボルトにより構成することができる。

端子接続部材３０は、外部接続端子４０と発電要素７０とを電気的に接続する導電経路の一部を担っており、金属等の導電性材料等により構成される。この端子接続部材３０は、典型的には断面形状が略Ｚ状であって、外部絶縁部材本体２２上に据えられる基底部３２と、この基底部３２から上方に立ち上がり、外部絶縁部材２０の表面にほぼ平行に延設されるカバー部３４とを備えている。基底部３２には、蓋体６２の端子孔６２ａおよび外部絶縁部材本体２２の孔２２ａに対応する位置に孔部３２ａが形成されている。また、カバー部３４には、外部接続端子４０の突出部４４が貫通するように貫通孔３４ａが形成されているとともに、基部４２の上面を覆うように構成されている。基底部３２からカバー部３４への立ち上り高さは、好ましくは、外部接続端子４０の基部４２の厚みに相当し、カバー部３４が基部４２を上方から押さえているのがより好適である。

そして、上記の外部絶縁部材２０および端子接続部材３０は、それぞれに設けられた孔２２ａと孔部３２ａとを連通してこれらをかしめ留めするリベット部材５０により、蓋体６２に固定されている。リベット部材５０は、外部接続端子４０と発電要素７０とを接続する導電経路の一部を担っており、金属等の導電性材料等により構成される。例えば、好適には、かかるリベット部材５０が正極側の外部端子構造として設置されている場合は、アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されるのが好ましい。一方で、リベット部材５０が負極側の外部端子構造として設置されている場合は、銅や銅合金で構成されるのが好ましい。なお、かかるリベット部材５０により、蓋体６２の内面側に設けられる内部絶縁部材８０および上記の集電体等の部材を同時にかしめ留めすることができる。これにより、外部接続端子４０から発電要素７０までが電気的に接続されることになる。

以上の本発明の電池１において特徴的な構成として、外部絶縁部材２０は押さえ部２４の先端が水平方向に突出していることで、かかる突出した固定部２６により端子接続部材３０のカバー部３４を上方より押さえるように構成されている。すなわち、外部絶縁部材２０は、外部絶縁部材本体２２と、固定部２６とによって、外部接続端子４０および端子接続部材３０を上下方向で挟持している。そして、かかる構成により、例えば、外部絶縁端子４０に上方（図２において上側）に外力が加わった場合であっても、カバー部３４が外部絶縁部材２０に対して上方に変位するのを抑制するようにしている。

固定部２６が端子接続部材３０のカバー部３４を押さえる際の押さえ位置については特に制限はなく、カバー部３４の周縁部分の何れの位置であってもよい。一つの端子接続部材３０のカバー部３４を複数の固定部２６により押さえるようにしても良い。しかしながら、カバー部３４の変位を抑制する力をより効果的に発現させるためには、例えば以下の位置に固定部２６を構築してカバー部３４を押さえるのが好ましい。すなわち、先ず、蓋体６２を平面視した時、端子接続部材３０の基底部３２の孔部３２ａの中心と、カバー部３４の貫通孔３４ａの中心とを結ぶ方向を、第一の方向とする。また、この第一の方向に直交する方向を第二の方向とする。そして、カバー部３４の貫通孔３４ａの中心を通る第二の方向に沿った線を基準として、カバー部３４を基底部３２側の領域と反対側の領域とに分けたとき、後者の反対側の領域のいずれかの端部において固定部２６がカバー部３４を押さえるのが好ましい。かかる構成とすることで、てこの原理により固定部２６がカバー部３４を押さえる力をより効果的に作用させることができる。

電池１が扁平な角型電池である場合、蓋体６２は平面視で扁平な略長方形状となり得る。かかる場合のより好ましい一実施形態においては、端子接続部材３０についても平面視で略長方形状とすることができる。そして、かかる長方形の長辺方向の一方の側（典型的には、平面視で蓋体６２の長辺方向の中央側）に基底部３２が、他方の側（典型的には、平面視で蓋体６２の長辺方向の端部側）にカバー部３４が設けられる。そして、外部絶縁部材２０の押さえ部２４および固定部２６は、カバー部３４を略長方形の短辺部分において押さえるようにしている。これにより、カバー部３４は直線状の周縁部分で押さえ部２４により押さえるため、曲線状の周縁部分で押さえた場合に比較して、カバー部３４と押さえ部２４とをより確実に係合させることができる。

なお、押さえ部２４においてカバー部３４の上方を覆う部分を固定部２６とすると、かかる固定部２６の形態は特に制限されないものの、次の要件を満たすことで、より効果的に端子接続部材３０の上下方向の動きを抑制することができる。
すなわち、図２および５に例示したように、長方形状の端子接続部材３０の短径の長さをａとする。また、固定部２６の厚みをＴ１とする。そして、固定部２６の、上記端子接続部材３０の長辺方向の長さを押さえ幅Ｔ２とする。また、固定部２６の、上記端子接続部材３０の短辺方向の長さを押さえ長さＴ３とする。
すると、この時、固定部２６の押さえ長さＴ３と端子接続部材３０の短径の長さａとが、Ｔ３≧０．３×ａの関係にあることで、端子接続部材３０の上下方向の動きを効果的に抑制することができる。さらには、Ｔ３≧０．４×ａであることで、その効果を飛躍的に高めることができる。なお、押さえ部２４が複数設けられるなどして固定部２６が複数形成される場合には、かかる固定部２６の長さを全て合計した長さを、固定部２６の押さえ長さＴ３とすることができる。

また、固定部２６の厚みＴ１と、押さえ幅Ｔ２とが、Ｔ２／Ｔ１≧１の関係にあることでも、端子接続部材３０の上下方向の動きを効果的に抑制することができる。さらに、Ｔ２／Ｔ１≧２である場合には、例えば、Ｔ３が０．３ａに満たない場合（Ｔ３＜０．３×ａ）であっても、端子接続部材３０の上下方向の動きを抑制する効果を十分に得ることができる。

なお、上記の固定部２６は、押さえ部２４の先端が水平方向に突出するよう略コの字型に形成された部位であって、かつ、端子接続部材３０のカバー部３４の上面を覆う部位である。かかる固定部２６は、例えば図３に例示されるように、先端に行くにつれて、すなわち外部接続端子４０の中心側に向かうにつれて、当該固定部２６の上方の表面が下方に傾斜されるよう構成された形態であるのも好ましい一例である。このように固定部２６の先端部分に傾斜を持たせた形状とすることで、かかる外部端子構造１０の組み立てを容易に行うことができる。すなわち、外部絶縁部材２０の外部絶縁部材本体２２と押さえ部２４との間に外部接続端子２０および端子接続部材３０を挟み込む際に、まず外部接続端子２０を外部絶縁部材本体２２上に載置し、次いで、端子接続部材３０のカバー部３４の貫通孔３４ａに外部接続端子２０の突出部４４が嵌まるようにして端子接続部材３０を下方に移動させ、外部絶縁部材本体２２上に設置するようにすればよい。こうすることで、カバー部３４の端部が固定部２６の上面に接触して固定部２６を下方に押圧した際に、上記傾斜の存在によって固定部２６には水平方向で外部接続端子４０とは反対側に向かう力が作用し、押さえ部２４は外部接続端子４０とは反対側に湾曲される。そして端子接続部材３０が外部絶縁部材本体２２上に完全に載置されたときに、カバー部３４の端部と固定部２６との接触が解消し、押さえ部２４を湾曲させていた力が消失する。これにより、押さえ部２４および固定部２６が所定の位置に戻り、外部絶縁部材本体２２と押さえ部２４（固定部２６）とで外部接続端子２０および端子接続部材３０を挟持する構成が実現される。

以上の構成の外部端子構造１０を備える電池１においては、外部絶縁部材２０に設けられた押さえ部２４の固定部２６が、端子接続部材３０のカバー部３４を上方より押さえるように構成されている。したがって、端子接続部材３０が上下方向の移動が抑制されている。そのため、例えば、外部接続端子４０の突出部４４等に上向きの外力が作用した場合等であっても、端子接続部材３０が上方に移動するのが抑制されている。特に、外力によりカバー部３４が持ち上がるのが阻まれ、端子接続部材３０の湾曲部分へ集中する応力が低減されている。例えば、ワイヤーハーネス等を介して外部接続端子を外部機器等に電気的に接続し、外部への電力の供給および外部からの電極の充電、さらには、かかる電池の各種性能評価を行う際などに、かかる外力によって端子接続部材３０が上方に移動したり湾曲したりするのを抑制することができる。したがって、電池１の出荷前の試験や、長期の使用等において、かかる外力が繰り返し作用した場合であっても、端子接続部材３０が湾曲部分で破断し難い構成が実現される。これにより、耐久性に優れ、かつ信頼性もが高められた電池１が提供される。

さらに、図４に示すように、他の実施形態に係る外部端子構造１０においては、端子接続部材３０には、別部品のバスバー３６が備えられていても良い。この場合、バスバー３６は、別部品でありながら端子接続部材３０のカバー部３４の一部として考慮することができる。すなわち、カバー部３４は、カバー部本体３４と、該カバー部本体３４の上方側に設けられたバスバー３６とから構成される。また、バスバー３６には貫通孔が設けられており、例えば、かかる貫通孔に外部接続端子４０の突出部４４を貫通させてナット等の固定部材３８で締結することにより、バスバー３６をカバー部本体３４に一体的に固定することができる。

かかる外部端子構造１０においては、バスバー３６が押さえ部２４の固定部２６により上方から押さえられて、端子接続部材３０が上方に移動するのを抑制することができる。したがって、例えば、組電池を構築する場合等に、各電池１の外部接続端子４０にバスバー３６をボルト締結した場合において、一部の電池１の外部接続端子４０に上向きの応力が発生すると、他の電池１にまでその影響が及ぶ恐れがある。しかしながら、かかる構成によると、バスバー３６の移動が各々の電池１に備えられた押さえ部２４により抑止され得る。これによっても、耐久性と信頼性に優れた外部端子構造を備える電池（組電池の形態であり得る。）１が提供される。

本発明の電池は上記の例に限定されることなく、様々な態様を考慮することができる。例えば、リベット部材５０と発電要素７０との間には、電池外装体６０の内圧が所定値よりも高くなった場合に作動する電流遮断機構（図示せず）が設けられていてもよい。かかる電流遮断機構は、例えば、蓋体６２の内面側であって、内部絶縁部材８０よりも電池ケース内方側の導電経路に好ましく設置することができる。

また、上記電池１の外部端子構造１０においては、外部接続端子４０としてボルト状の部材を用いる例を示したが、外部接続端子４０はボルト状に限らず、棒状、ナット状等の任意の形状とすることができる。例えば、外部機器やハーネス部材などとの電気的接続に際し、締め付けのトルクが発生しないような形態のものであってもよい。

次に、本発明の一実施例を説明する。ただし、以下の説明は、本発明をかかる具体例に限定することを意図したものではない。
［実施形態１］
外部接続端子、端子接続部材、外部絶縁部材およびリベット部材を用いて電池ケースの蓋に外部端子構造を構築した。
外部接続端子としては、金属製の端子ボルトを用いた。端子接続部材としては、略長方形の金属プレートを階段状に曲げ加工して形成された、平面形状が長方形（短辺の長さａ）で、断面形状が略Ｚ型のものを用いた。この端子接続部材には、段部にそれぞれリベット留め用の孔部と、外部接続端子の突起を通す貫通孔が設けられている。

外部絶縁部材としては、外部絶縁部材本体と、該本体から垂直上方に立ち上がり端子接続部材を押さえるための押さえ部を備える外部絶縁部材を、絶縁性樹脂を成形することにより製造した。押さえ部の先端には、爪状のひっかけ機構が形成されており、このひっかけ機構が端子接続部材を押さえる部位である固定部の厚みＴ１、押さえ幅Ｔ２および押さえ長さＴ３を、下記の表１のとおりに形成し、サンプル１〜１３とした。
なお、表１において、押さえ長さＴ３は、端子接続部材の幅ａに対する相対的な長さとして示してある。また、外部絶縁部材の本体には、端子接続部材をリベット留めするための孔が形成されており、かかる孔と押さえ部との相対位置を変化させることで、固定部が端子接続部材を押さえる固定部位置を決定することができる。本実施形態では、固定部の厚みＴ１を１．０ｍｍで共通させ、押さえ長さＴ３方向の中心が端子接続部材の幅の中心（１／２×ａ）に一致するように、押さえ部（固定部）の位置を調整した。

この外部絶縁部材を電池ケースの蓋体に載置した後、突出部を有するボルト形状の外部接続端子を外部絶縁部材上の所定の位置に配置し、次いで、端子接続部材を、その貫通孔に外部接続端子の突出部を貫通させつつ、カバー部の端部を外部絶縁部材の押さえ部の固定部に嵌め込むことで、外部絶縁部材上に設置した。そして、外部絶縁部材および端子接続部材を、リベット部材により電池ケースの蓋体にかしめ留めした。

上記のとおり用意した外部端子構造における外部接続端子に対し、垂直上方に振動加速度１５Ｇの引張力による振動を加えることで、外部端子構造の繰り返しの引っ張り方向の外力に対する耐久性を評価した。外部端子構造に１５Ｇの引っ張り応力を繰り返し印加すると、端子接続部材の曲げ加工部に応力が集中し、金属疲労が発生していずれ破断する。表１に、外力により端子接続部材が破断した際の振動回数を示した。また、表２に、それぞれのサンプルの外部端子構造の相関関係を示した。

表１に示したように、端子接続部材を押さえなかったサンプル１の外部端子構造に比較して、外部絶縁部材の押さえ部で抑えるようにしたその他のサンプルはいずれも、振動による端子接続部材への負荷を抑制し、端子接続部材が破断するまでの耐久性を高め得ることが確認された。
なお、サンプル５〜９の比較から、サンプル５および６については固定部の押さえ長さＴ３が比較的狭かったために耐久性を高める効果がさほど大きくならなかったが、例えば、Ｔ３が端子接続部材の幅ａを基準として０．３ａ以上となるサンプル７については耐久性が有意に高められ、特に０．４ａ以上となるサンプル８および９については顕著に高められることが確認できた。

また、サンプル２〜４については、固定部の押さえ幅Ｔ２の値が狭かったために耐久性を高める効果はさほど大きくならなかったが、例えば、サンプル２，３，８および１３の比較から、Ｔ２／Ｔ１が１の場合に顕著に耐久性が高められることがわかった。
さらに、サンプル１０〜１３の比較から、固定部の押さえ長さＴ３が０．３ａに満たない場合であって、Ｔ２／Ｔ１が２以上の範囲となると、耐久性の向上の効果が確実に得られることが確認できた。

［実施形態２］
Ｔ１〜Ｔ３を下記の表３に示した構成とし、その他の条件は上記の実施形態１と同様にして、サンプル１４〜１６の外部端子構造を構築した。ただし、本実施形態においては、それぞれのサンプルに固定部を２箇所設けるようにし、各固定部の寸法Ｔ１〜Ｔ３は共通とし、固定部の位置を表３に示したように変化させた。なお、表３中の固定部位置の欄の「０」は平面視で略長方形の端子接続部材の短辺方向で一方の端部の角に固定部の角が一致するように配置した状態を示し、「ａ」は該短辺方向で他方の端部の角に固定部の角が一致するように配置した状態を示している。
これらのサンプル１４〜１６の外部端子構造について、実施形態１と同様の条件で、繰り返し引っ張り応力に対する耐久性を評価した。引っ張り方向の外力に対する耐久性試験の結果を、参考のためにサンプル４の結果とともに、表３に示した。

表３に示したように、固定部が複数設置される場合には、それぞれの固定部の長さを合わせた総長さを固定部の長さＴ３として考慮することができ、その総長さが０．４ａ以上であることで耐久性を高める効果が顕著に発現されることが確認できた。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

１ 電池
１０ 外部端子構造
２０ 外部絶縁部材
２２ 外部絶縁部材本体
２２ａ 孔
２４ 押さえ部
２６ 固定部
３０ 端子接続部材
３２ 基底部
３２ａ 孔部
３４ カバー部（カバー部本体）
３４ａ 貫通孔
３６ バスバー
３８ 固定部材
４０ 外部接続端子
４２ 基部
４４ 突出部
５０ リベット部
６０ 外装体
６２ 蓋体
６２ａ 端子孔
６４ ケース本体
６６ 注液口栓
６８ 安全弁
７０ 発電要素
８０内部絶縁部材

Claims (7)

1. 電池外装体の外面上に配置され、該電池外装体の内部に連通する孔が備えられた外部絶縁部材と、
   前記外部絶縁部材上に配置される基部と前記基部から上方に突出する突出部とが備えられた外部接続端子と、
   前記外部絶縁部材上に配置されるとともに前記孔に対応する孔部を有する基底部と、前記基底部から上方に立ち上がり、前記外部接続端子の前記突出部が貫通する貫通孔を備えるとともに前記基部の上面を覆うカバー部とが備えられた端子接続部材と、
   前記端子接続部材の前記孔部と前記外部絶縁部材の前記孔とを連通するとともに、前記端子接続部材と前記外部絶縁部材とを前記電池外装体に固定するリベット部材とを具備する電池であって、
   前記外部絶縁部材は、電池外装体の外面上に配置される外部絶縁部材本体と、該外部絶縁部材本体から上方に立ち上がり前記端子接続部材の前記カバー部を上方より押さえる押さえ部とを備えている、電池。
2. 前記押さえ部は、平面視で前記端子接続部材の前記基底部の前記孔部の中心と前記カバー部の前記貫通孔の中心とを結ぶ方向を第一の方向としたとき、前記第一の方向に直交する第二の方向であって、前記貫通孔の中心を通る線を基準として、前記基底部とは反対側の領域の端部において前記カバー部を押さえるよう形成されている、請求項１に記載の電池。
3. 前記端子接続部材は平面視で略長方形であって、長辺方向の一方の側に基底部が、他方の側にカバー部が設けられ、
   前記外部絶縁部材の前記押さえ部は前記カバー部を短辺部分において押さえており、
   前記端子接続部材の短辺の長さをａ、前記押さえ部において前記カバー部の上方に位置する固定部の厚みをＴ１、前記固定部の前記長辺方向の長さである押さえ幅をＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１≧１である、請求項１または２に記載の電池。
4. 前記端子接続部材は平面視で略長方形であって、長辺方向の一方の側に基底部が、他方の側にカバー部が設けられ、
   前記外部絶縁部材の前記押さえ部は前記カバー部を短辺部分において押さえており、
   前記端子接続部材の短辺の長さをａ、前記押さえ部において前記カバー部の上方に位置する固定部の前記短辺方向の長さである押さえ長さをＴ３としたとき、Ｔ３≧０．４×ａである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
5. 前記固定部は、前記外部接続端子の中心に向かうにつれて上方の表面が下方に傾斜されている、請求項３または４に記載の電池。
6. 前記外部絶縁部材の前記押さえ部は複数備えられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池。
7. 前記端子接続部材の前記カバー部は、カバー部本体と、該カバー部本体の上方側に設けられたバスバーとを備え、
   該バスバーは、前記外部接続端子の前記突出部に装着された固定部材によって上方より前記カバー部本体に固定されており、
   前記押さえ部は、前記端子接続部材の前記カバー部本体に固定された前記バスバーを上方より押さえる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池。
   

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