JP6127798B2 - 蓄電装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
上記蓄電装置において、前記ケースの凹部と前記電極端子の凹部とは前記締結部材を螺合する方向において重ならない位置に形成されていることが好ましい。
上記蓄電装置において、電極端子に締結部材を螺合させるときには、ケースの凹部と介設部材の変形部分とが係合する部分に、同締結部材の螺合方向における回転軸を中心とする円周方向の力が作用する。上記蓄電装置によれば、ケースの凹部が、締結部材の回転軸と直交する方向、すなわち同凹部と介設部材の変形部分とが係合する部分に作用する円周方向の力と直交する方向に延設される。そのため、ケースの凹部と介設部材の変形部分とが係合する力を効率よく利用して、ケースと介設部材の相対回転を好適に抑えることができる。
上記蓄電装置において、電極端子に締結部材を螺合させるときには、電極端子の凹部と介設部材の変形部分とが係合する部分に、同締結部材の螺合方向における回転軸を中心とする円周方向の力が作用する。上記蓄電装置によれば、電極端子の凹部が、締結部材の回転軸と直交する方向、すなわち同凹部と介設部材の変形部分とが係合する部分に作用する円周方向の力と直交する方向に延設される。そのため、電極端子の凹部と介設部材の変形部分とが係合する力を効率よく利用して、電極端子と介設部材の相対回転を好適に抑えることができる。
上記蓄電装置によれば、ケースと電極端子とによって介設部材を挟持させるときに、ケースや電極端子の不要な変形を抑えつつ、介設部材をケースの凹部内や電極端子の凹部内に隆起させる態様で好適に変形させることができる。
上記蓄電装置によれば、ケースと電極端子との間で介設部材を挟持させるときに、対向する部材に凸部が好適に刺さるようになる。
上記蓄電装置において、前記締結部材と前記ケースとの間に押圧部材が挟持されており、同押圧部材が前記ケースに接触している部分と前記介設部材を挟持させた部分とが、前記締結部材を前記極柱部に締結する方向においてオーバーラップしていることが好ましい。
上記蓄電装置によれば、前記介設部材を挟持させた部分の全体を押圧部材によって締結方向から押圧することができるため、同部分の撓みを抑えることができ、ケースと介設部材との接触面の面圧や電極端子と介設部材との接触面の面圧が不要に低くなることを確実に抑えることができる。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第1の実施形態について説明する。
図1及び図2に示すように、二次電池10において、金属製のケース12には電極組立体20が収容されている。ケース12は、開口部13dを有する直方体状のケース本体13と、ケース本体13の開口部13dを閉塞する矩形平板状の蓋14とからなる。ケース本体13と蓋14は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)であり、ケース本体13と蓋14はレーザー溶接によって接合されている。ケース本体13は、長方形状の底板13aと、底板13aの対向する一対の短側縁から立設された短側壁13bと、底板13aの対向する一対の長側縁から立設された長側壁13cとを備える。蓋14は、所定の間隔をあけて並設された一対の挿通孔14bを有し、本実施形態では、蓋14がケース12の壁部を構成している。また、本実施形態の二次電池10は、その外周が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
蓋14の外面14cにおける挿通孔14bの周縁とナット55の蓋14側の端面との間には絶縁部材19のフランジ部25が挟圧されており、フランジ部25によってナット55と蓋14が絶縁されている。ナット55が極柱部44に螺合されることによって、ナット55と鍔部43との間に、フランジ部25、蓋14、Oリング56及び蓋側絶縁板51が狭圧されるとともに極柱部44が蓋14に締結固定されている。この締結状態では、Oリング56は、圧縮状態で蓋14の内面14a及び鍔部43の座面43aに密接し、挿通孔14bの周囲をシールしている。
図5に示すように、ケース12の蓋14の内面14aにおける各挿通孔14bの周縁は複数の凹部14dを有する。これら凹部14dは、ナット55の回転軸Lと直交する方向に延設されており、等角度間隔で複数本(本実施形態では、45°間隔で8本)形成されている。
本実施形態では、二次電池10の製造に際して、上述した形状でケース12の蓋14、端子カバー50、電極端子の鍔部43が形成される。本実施形態では、これらケース12の蓋14、端子カバー50、電極端子の鍔部43を形成する工程が第1工程になる。
二次電池10では、第2工程において、電極端子の雄ねじ44aにナット55を螺合してケース12と電極端子とを締結固定するときに、蓋14における挿通孔14bの周縁と電極端子の鍔部43との間で端子カバー50の蓋側絶縁板51が挟圧される。そのため、ケース12の接触面としての内面14aと端子カバー50の接触面51eとの面圧や電極端子の接触面としての座面43aと端子カバー50の接触面51eとの面圧が高くなる。
(1)ケース12における端子カバー50との接触面としての内面14aが凹部14dを有し、電極端子の鍔部43における端子カバー50との接触面としての座面43aが凹部43cを有する。電極端子の雄ねじ44aへのナット55の螺合を通じて、ケース12における挿通孔14bの周縁と負極端子42の鍔部43とで端子カバー50を挟持させた状態でケース12と電極端子とを締結固定する締結固定構造を有する。そのため、第2工程における電極端子へのナット55の螺合に際して、端子カバー50の表面の一部を隆起させることによって同端子カバー50の表面形状をケース12の凹部14dや電極端子の凹部43cに係合する形状に変形させることができる。したがって、端子カバー50の変形部分とケース12の凹部14dとの係合や、電極端子の凹部43cと端子カバー50の変形部分との係合を通じて、ケース12と電極端子との相対回転を抑えることができる。これにより、電極端子にナット55を螺合するときや、電極端子へのバスバー60の取り付けに際してボルト61を螺合するときに、ナット55(或いはボルト61)ともども電極端子がケース12に対して相対回転する連れ回りの発生を抑えることができる。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、本実施形態の絶縁部材の形状について説明する。なお以下では、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して示し、その詳細な説明は割愛する。
図10に、絶縁部材79の接触部分と端子カバー50の挟持部分とがナット55の螺合方向においてオーバーラップしていない比較例の二次電池の断面構造を示す。
(5)ナット55の螺合方向において、端子カバー50におけるケース12と電極端子との間に挟持させた挟持部分が、絶縁部材79における上記ケース12に接触している接触部分とオーバーラップしている。そのため、ケース12と端子カバー50との接触面の面圧や電極端子と端子カバー50との接触面の面圧が不要に低くなることを抑えることができ、ケース12と端子カバー50と電極端子との相対移動を好適に抑えることができる。これにより、負極端子42にナット55を螺合するときや、負極端子42へのバスバー60の取り付けに際してボルト61を螺合するときに、ナット55(或いはボルト61)ともども負極端子42がケース12に対して相対回転する連れ回りの発生を好適に抑えることができる。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第3の実施形態について、第1の実施形態及び第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
以下、それらケースの蓋、端子カバー、及び電極端子の形状について各別に説明する。なお以下では、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して示し、その詳細な説明は割愛する。
図11または図13に示すように、端子カバー81の蓋側絶縁板51は、ケース82の蓋84と接触する接触面51dに凸部81aを有する。この凸部81aは先鋭形状(詳しくは、円錐形状)である。凸部81aは、平面視略U字形状で延びる蓋側絶縁板51の延設方向における中間位置に一つのみ形成される。端子カバー81の蓋側絶縁板51の電極端子の座面83a側の面は、凸部を有しておらず、平面形状である。
二次電池80では、前工程において、ケース82の蓋84(図11及び図12参照)における上記端子カバー81の凸部81aが接触する部分や、端子カバー81の蓋側絶縁板51(図11及び図13参照)における電極端子の凸部87が接触する部分に、凹部が形成されない。
(7)ケース82、端子カバー81、各電極端子の順に硬度が高くなる態様で、それらケース82、端子カバー81及び各電極端子の形成材料が定められている。また、ケース82の蓋84と端子カバー81の蓋側絶縁板51との接触部分や端子カバー81の蓋側絶縁板51と電極端子の鍔部83との接触部分において、形成材料の硬度が高いほうの部材に凸部81a,87が形成されている。そして、ケース82における挿通孔14bの周縁と電極端子の鍔部83との間に端子カバー81の蓋側絶縁板51を配置した状態で、ナット55が電極端子の雄ねじに螺合されて、ケース82と電極端子とが締結固定される。そのため、後工程において、ケース82の蓋84の表面に端子カバー81の凸部87が刺さるとともに、端子カバー81の表面に電極端子の凸部87が刺さる。これによりケース82と端子カバー81とが係合するとともに、端子カバー81と電極端子とが係合するため、それらの係合を通じてケース82と電極端子との相対回転が抑えられる。したがって、電極端子にナット55を螺合するときや電極端子へのバスバー60の取り付けに際してボルト61を螺合するときに、ナット55(或いはボルト61)ともども電極端子がケース82に対して相対回転する連れ回りの発生を抑えることができる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
○ 第1の実施形態において、ケース12の蓋14の凹部14dと電極端子(正極端子41または負極端子42)の鍔部43の凹部43cとを、ナット55の螺合方向において重なる位置に形成してもよい。
○ 第1の実施形態において、鍔部43の断面積が挿通孔14bの開口面積より大きくなくてもよい。つまり、鍔部43において、蓋14の挿通孔14bの周縁と鍔部43の座面43aとの少なくとも一部が対向していればよい。
○ 第3の実施形態において、端子カバー81の蓋側絶縁板51の凸部81aの形成位置は、同端子カバー81の蓋側絶縁板51において上記ケース12の蓋84と接触する部分であれば、任意に変更することができる。
○ 第3の実施形態の凸部81a,87の形状として、円錐形状を採用することに限らず、多角錘形状(例えば三角錐形状や四角錐形状)や半球形状など、任意の形状を採用することができる。
○ 電極組立体20は、帯状の正極電極21と負極電極22との間に帯状のセパレータ23を介在させて、これらを捲回軸周りに渦捲き状に捲回して構成された捲回型としてもよい。
○ 蓄電装置はニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。
Claims (14)
- 内部と外部とを連通する挿通孔が形成されたケースと、
少なくとも一部が前記挿通孔の内径よりも大きい寸法である鍔部を備えた極柱部を有し、前記鍔部を前記ケース内に配置した状態であり、且つ前記挿通孔に前記極柱部を挿通した状態であり、且つ前記極柱部の先端が前記ケース外に突出した状態で前記ケースに設けられた電極端子と、
前記極柱部に締結される締結部材と、
前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に少なくとも一部分が配置される介設部材とを有する蓄電装置であって、
当該蓄電装置は、
前記締結部材と前記鍔部との間で、前記ケースと前記鍔部とが前記介設部材を挟持させた状態で締結固定される締結固定構造を有し、
前記介設部材を挟持させる部分において、前記ケースにおける前記介設部材との接触面は凹部を有し、
前記電極端子の前記鍔部における前記介設部材との接触面は凹部を有し、
前記介設部材の前記ケースとの接触面および前記鍔部との接触面において、前記ケースの凹部、及び前記鍔部の凹部に対向する場所には凸部を有しない形状に形成されていることを特徴とする蓄電装置。 - 前記極柱部は外面に雄ねじを有し、
前記締結部材は前記雄ねじに螺合されている請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記ケースの凹部と前記電極端子の凹部とは前記締結部材を螺合する方向において重ならない位置に形成されている請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記ケースの凹部は前記締結部材の回転軸と直交する方向に延設されている請求項2又は請求項3に記載の蓄電装置。
- 前記電極端子の凹部は前記締結部材の回転軸と直交する方向に延設されている請求項2〜請求項4のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記ケースおよび前記電極端子は前記介設部材と比較して硬度の高い材料により形成されている請求項2〜請求項5のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 内部と外部とを連通する挿通孔が形成されたケースと、
少なくとも一部が前記挿通孔の内径よりも大きい寸法である鍔部を備えた極柱部を有し、前記鍔部を前記ケース内に配置した状態であり、且つ前記挿通孔に前記極柱部を挿通した状態であり、且つ前記極柱部の先端が前記ケース外に突出した状態で前記ケースに設けられた電極端子と、
前記極柱部に締結される締結部材と、
前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に少なくとも一部分が配置される介設部材と
を有する蓄電装置であって、
当該蓄電装置は、
前記締結部材と前記鍔部との間で、前記ケースと前記鍔部とが前記介設部材を挟持させた状態で締結固定される締結固定構造を有し、
前記ケース、前記介設部材、前記電極端子の順に硬度が変化する態様で、それら前記ケース、前記介設部材及び前記電極端子の形成材料が定められており、
前記ケースと前記介設部材との接触部分、及び前記介設部材と前記電極端子との接触部分において、前記形成材料の硬度が高いほうの部材は凸部を有することを特徴とする蓄電装置。 - 前記ケース、前記介設部材、前記電極端子の順に形成材料の硬度が高くなり、前記ケースと前記介設部材との接触部分では同介設部材が凸部を有し、前記介設部材と前記電極端子との接触部分では同電極端子が凸部を有する請求項7に記載の蓄電装置。
- 前記凸部は先鋭形状に形成されている請求項7又は請求項8に記載の蓄電装置。
- 前記極柱部は外面に雄ねじを有し、
前記締結部材は前記雄ねじに螺合されている請求項7〜請求項9のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記締結部材と前記ケースとの間に押圧部材が挟持されており、
同押圧部材が前記ケースに接触している部分と前記介設部材を挟持させた部分とが、前記締結部材を前記極柱部に締結する方向においてオーバーラップしている請求項1〜請求項10のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記締結する方向において、前記介設部材を挟持させた部分の全体が前記押圧部材が前記ケースに接触している部分とオーバーラップしている請求項11に記載の蓄電装置。
- 内部と外部とを連通する挿通孔が形成されたケースと、
少なくとも一部が前記挿通孔の内径よりも大きい寸法である鍔部を備えた極柱部を有し、前記鍔部を前記ケース内に配置した状態であり、且つ前記挿通孔に前記極柱部を挿通した状態であり、且つ前記極柱部の先端が前記ケース外に突出した状態で前記ケースに設けられた電極端子と、
前記極柱部に締結される締結部材と、
前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に少なくとも一部分が配置される介設部材と、
を有する蓄電装置の製造方法であって、
前記介設部材を挟持させる部分において、前記ケースにおける前記介設部材との接触面を凹部を有する形状に形成し、前記電極端子の前記鍔部における前記介設部材との接触面を凹部を有する形状に形成し、前記介設部材における前記ケースとの接触面および前記鍔部との接触面を前記ケースの凹部、及び前記鍔部の凹部に対向する場所に凸部を有しない形状に形成する第1工程と、
同第1工程の後に、前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に介設部材を配置した状態で、前記締結部材を前記極柱部に締結して、前記ケースと前記電極端子とを締結固定する第2工程と、を含むことを特徴とする蓄電装置の製造方法。 - 内部と外部とを連通する挿通孔が形成されたケースと、
少なくとも一部が前記挿通孔の内径よりも大きい寸法である鍔部を備えた極柱部を有し、前記鍔部を前記ケース内に配置した状態であり、且つ前記挿通孔に前記極柱部を挿通した状態であり、且つ前記極柱部の先端が前記ケース外に突出した状態で前記ケースに設けられた電極端子と、
前記極柱部に締結される締結部材と、
前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に少なくとも一部分が配置される介設部材と、を有する蓄電装置の製造方法であって、
前記ケース、前記介設部材、前記電極端子の順に硬度が変化する態様で、それら前記ケース、前記介設部材及び前記電極端子の形成材料が定められており、
前記ケースと前記介設部材との接触部分、及び前記介設部材と前記電極端子との接触部分において、前記形成材料の硬度が高いほうの部材を凸部を有する形状に形成し、前記形成材料の硬度が低いほうの部材を凹部を有しない形状に形成する前工程と、
同前工程の後に、前記ケースにおける前記挿通孔の周縁と前記電極端子の前記鍔部との間に介設部材を配置した状態で、前記締結部材を前記極柱部に締結して、前記ケースと前記電極端子とを締結固定する後工程と、を含むことを特徴とする蓄電装置の製造方法。
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