JP6239062B1 - 動力電池のヘッドカバー及び動力電池 - Google Patents

Abstract

【課題】固定孔におけるガス漏れの問題を効果的に回避する動力電池のヘッドカバーの提供。【解決手段】ヘッドカバーシート１０、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、第１の電極ユニットは絶縁部材２００、導電シート２０２、逆転シート２０４及び密封部材２０６を備え、ヘッドカバーシートに逆転シート接続孔１００及び固定孔１０２が設置され、逆転シートは逆転シート接続孔を密封し、絶縁部材にはヘッドカバーシート接続部２００ａ及び導電シート接続部２００ｂが設置され、絶縁部材は、ヘッドカバーシート接続部と固定孔とのフィッティングにより、ヘッドカバーシートの下方に固定され、導電シートは導電シート接続部によってヘッドカバーシートに絶縁固定され、導電シートは逆転シートに電気的に接続され、密封部材は固定孔から絶縁部材とヘッドカバーシートとの間の隙間を経由して動力電池の内部迄の経路を密封するヘッドカバーシート１０。【選択図】図２

Description

本発明はエネルギー貯蔵装置の分野に関し、特に動力電池のヘッドカバー及び動力電池に関する。

ＥＶハードケーシング電池については、過充電の問題を解決するために、本分野で一般的に用いられている方法は、セルが機能をなくす前に電池の主回路を切断し、電池に対して継続的に充電することを防止することにより、電池の安全を確保するものである。

現在、角形状のハードケーシングの電池において、ＣＩＤ（電流切断構造）が用いられることがある。即ち、正極の主回路に一つの気圧逆転シート及びＣＩＤを集積して一体化する導電シートが設けられる。導電シートの周囲はベアセルの電極ラグと溶接により接続され、導電シートのＣＩＤ部分は逆転シートと溶接により一体に接続され、逆転シートはヘッドカバーシートと溶接により接続されることにより、電流を正極端子へ伝導する。

導電シートは絶縁部材によりヘッドカバーシートに固定されるとともに、ＣＩＤを集積して一体化する導電シートをヘッドカバーシートと絶縁させる。然しながら、使用中、固定孔の箇所にガス漏れの問題が存在していると確認した。

本発明に係る動力電池のヘッドカバー及び動力電池は、上述した問題を解決することができる。

本発明の第１の態様では、動力電池のヘッドカバーを提供している。当該動力電池のヘッドカバーは、ヘッドカバーシート、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、
第１の電極ユニットは、絶縁部材、導電シート、逆転シート及び密封部材を備え、
前記ヘッドカバーシートに逆転シート接続孔及び固定孔が設置され、前記逆転シートは前記逆転シート接続孔を密封し、前記絶縁部材にヘッドカバーシート接続部及び導電シート接続部が設置され、前記絶縁部材は、前記ヘッドカバーシート接続部と前記固定孔とのフィッティングにより、前記ヘッドカバーシートの下方に固定され、前記導電シートは前記導電シート接続部によってヘッドカバーシートに絶縁固定され、前記導電シートは前記逆転シートに電気的に接続され、
前記密封部材は、前記固定孔から前記絶縁部材と前記ヘッドカバーシートとの間の隙間を経由して動力電池の内部までの経路を密封する。

好ましくは、前記固定孔は上方が大きく下方が小さい階段孔であり、
前記密封部材は、前記固定孔の上方から押し込まれ、前記固定孔を密封する。

好ましくは、前記密封部材の上面は前記ヘッドカバーシートの上面とそろっている。

好ましくは、前記密封部材の外周面は上方から下方へ均一に内側へ傾斜し、前記固定孔は前記密封部材の外周面とマッチングする。

好ましくは、前記固定孔は少なくとも三段の階段構造を備え、前記密封部材は最も上方の一段の前記階段構造において設置される。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部の上部は前記密封部材に当接する。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部の上面は平面であり、前記密封部材の底面も平面であり、前記ヘッドカバーシート接続部の上面は前記密封部材の底面と貼り合わせる。

好ましくは、前記密封部材は前記ヘッドカバーシート接続部の周りに設置されるとともに、前記ヘッドカバーシートの下面と押圧され密封する。

好ましくは、前記絶縁部材に密封部材収容溝が設置され、前記密封部材収容溝は前記ヘッドカバーシート接続部の周りに設置され、前記密封部材は前記密封部材収容溝に設置される。

好ましくは、前記密封部材は円環形状である。

好ましくは、前記絶縁部材は一体に設置され、前記密封部材は前記絶縁部材の上面から突出する。

好ましくは、前記密封部材はリング形状の鍔部である。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部は係止部材であり、前記固定孔に係着される。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部は固定コラムであり、前記固定コラムは前記固定孔に挿通され、ホットメルトで固定される。

好ましくは、前記ヘッドカバーシート接続部は前記絶縁部材と一体又は別体に設置される。

本発明の第２の態様では、上記の動力電池のヘッドカバーを備える動力電池を提供している。

本発明に係る技術案は、下記の有益な効果を達成することができる。
本発明に係る動力電池では、密封部材を設けて密封することにより、動力電池の使用中に固定孔の箇所におけるガス漏れの問題を効果的に回避した。
理解すべきなのは、上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明は例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。

本発明の実施例に係る動力電池のヘッドカバーの全体の側部断面図である。 本発明の実施例に係る密封部材が直接的に固定孔を密封する動力電池のヘッドカバーの、図１におけるＡ部分の部分拡大模式図である。 図２におけるＢ部分の部分拡大模式図である。 本発明の実施例に係る密封部材が絶縁部材とヘッドカバーシートとの間の隙間を密封する動力電池のヘッドカバーの、図１におけるＡ部分の部分拡大模式図である。 ここでの図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明に合致する実施例を示しており、明細書と共に本発明の原理を解釈するために用いられる。

以下、具体的な実施例により、図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。ここで記載されている「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は、何れも図面における動力電池のヘッドカバー及びその動力電池の配置状態を基準として定義されている。

図１に示すように、本発明の実施例では、動力電池のヘッドカバーを提供している。当該動力電池のヘッドカバーは、ヘッドカバーシート１０、第１の電極ユニット２０及び第２の電極ユニット３０を備える。ここで、第２の電極ユニット３０とヘッドカバーシート１０とは電気的に絶縁される。図２に示すように、第１の電極ユニット２０は絶縁部材２００、導電シート２０２、逆転シート２０４及び密封部材２０６を備える。本実施例において、ヘッドカバーシート１０に逆転シート接続孔１００及び固定孔１０２が設置され、逆転シート２０４は逆転シート接続孔１００に固定され、且つ当該逆転シート接続孔１００を密封するものである。絶縁部材２００はヘッドカバーシート１０の下方に位置し、導電シート２０２にはＣＩＤが集積されているとともに、逆転シート２０４に電気的に接続されており、その電気的な接続形態は、逆転シート２０４の中央部が溶接又は他の手段によって導電シート２０２におけるＣＩＤに固定接続されるものである。

動力電池の内部圧力が基準圧力を超えた場合、逆転シート２０４は逆転して導電シート２０２との電気的な接続状態から離脱することができる。

逆転シート２０４は逆転シート接続孔１００を密封しており、密封形態としては、逆転シート２０４の縁部が逆転シート接続孔１００の上部又は底部に溶接されてもよく（例えば、図１に示すように）、当該逆転シート接続孔１００を密封することができればよい。当然ながら、逆転シート２０４はヘッドカバーシート１０と一体成形されてもよい。即ち、ヘッドカバーシートは、逆転シート接続孔にて逆転シートがプレス成形されており、逆転シートは逆転シート接続孔１００の上部又は底部に設置可能である。

導電シート２０２を強固に固定させ、導電シート２０２が正常な組立て及び使用中に、断裂して機能なくしたり、変形したりすることを防止できるように、本実施例における絶縁部材２００にはヘッドカバーシート接続部２００ａ及び導電シート接続部２００ｂが設けられる。ヘッドカバーシート接続部２００ａは固定孔１０２とフィッティングして接続されることにより絶縁部材２００を固定する。導電シート２０２は導電シート接続部２００ｂによって固定される。

固定孔１０２とヘッドカバーシート接続部２００ａがフィッティングする形態は複数があり、例えば、固定孔１０２を上方が大きく下方が小さい階段孔にし、ヘッドカバーシート接続部２００ａを係止部材にし、係止部材を固定孔１０２に係着させる。或いは、ヘッドカバーシート接続部２００ａを固定コラムにし、固定コラムを固定孔１０２に挿通した後、ホットメルトで固定コラムの先端部の形状を変えて、固定コラムを固定孔１０２に固定してもよい。絶縁部材２００は一般的にプラスチック材で製造され、それ自体が良い弾性及びホットメルト性能を有するため、ヘッドカバーシート接続部２００ａは絶縁部材２００の他の部分と一体に設置可能である。当然ながら、ヘッドカバーシート接続部２００ａと絶縁部材２００とは、別体構造にしてもよく、例えば、ヘッドカバーシート１０がリベットによって絶縁部材２００とリベットされる。

固定孔１０２におけるガス漏れを防止するために、密封部材２０６で固定孔１０２から絶縁部材２００とヘッドカバーシート１０との間の隙間を経由して動力電池の内部までの経路を密封する必要がある。即ち、密封部材２０６がこの経路における任意の位置を密封することができれば、ガスが固定孔１０２から漏れ出す又は外部のガスが固定孔１０２から電池の内部へ流入することを阻止するすることができる。

本実施例では、多種の設計が提供されている。図２と図３に示すように、固定孔１０２は上方が大きく下方が小さい階段孔が用いられる場合、ヘッドカバーシート接続部２００ａと固定孔１０２との組立接続が完了した後、密封部材２０６を直接的に上方から固定孔１０２に押し込み、固定孔１０２を密封させることができる。

ヘッドカバーシート１０の上面が一般的に他の部材に接続されるため、接続の便利のために、ヘッドカバーシート１０の上面を平坦にするのが最も好ましい。そのため、密封部材２０６が固定孔１０２に押し込まれた後、密封部材２０６の上面はヘッドカバーシート１０の上面とそろうのが最も好ましい。接続の更なる便利のために、本実施例における第１の電極ユニット２０はさらに接続板２０８を備え、接続板２０８はヘッドカバーシート１０の上面に設置されるとともに、固定孔１０２を覆っている。密封部材２０６がヘッドカバーシート１０の上面とそろうため、接続板２０８がヘッドカバーシート１０及び密封部材２０６に密接に貼り合せることができる。このように、接続の強度が向上した一方、固定孔１０２を閉鎖する機能作用が発揮することもでき、さらにガス漏れの確率を低下させる。

図３に示すように、さらに密封部材２０６と固定孔１０２との密封性能を高めるために、密封部材２０６の外周面を上方から下方へ均一に内側へ傾斜する傾斜面に設計するとともに、固定孔１０２を密封部材２０６の外周面にマッチングさせることができる。このように、傾斜面によって密封部材２０６と固定孔１０２をより密接にフィッティングさせることができる。

固定孔１０２には同時にヘッドカバーシート接続部２００ａ及び密封部材２０６が設置されているため、この二つの部材が干渉することを防止するように、再び図３を参照すると、本実施例における固定孔１０２は少なくとも三段の階段構造を備え、密封部材２０６は最も上方の一段の階段構造において設置され、下方に落下することがない。下方の他の階段構造はヘッドカバーシート接続部２００ａのために用いられる。このように、固定孔１０２の内部の空間を合理的に配分することができる。

このような構造において、密封部材２０６は、縁部の部分のみが階段構造に支持され、中間にある大部分の領域が全てフローティング状態になる可能性があるため、密封部材２０６の構造の安定化に不利である。そのため、本実施例では、合理的な寸法の設計によって、ヘッドカバーシート接続部２００ａの上部を密封部材２０６に当接させて、密封部材２０６の中央部を支持することができる。このような場合、支持の面積を大きくするために、ヘッドカバーシート接続部２００ａの上面を平面にするとともに、密封部材２０６の底面も平面にするのは最も好ましく、この二つの平面の貼り合わせにより支持の面積を大きくする。

本実施例において、密封部材２０６は、アルミニウム又はニッケル又はステンレス鋼などの材質を用いて、溶接により固定孔１０２に密封固定されてもよい。密封部材２０６は円形、方形、楕円形又は他の異なる断面形状であってもよく、密封部材２０６が固定孔１０２とフィッティングできるように確保すればよい。

図４に示すように、密封部材２０６はヘッドカバーシート接続部２００ａの周りに設置され、ヘッドカバーシート１０の下面に押圧されることにより密封されてもよい。ヘッドカバーシート接続部２００ａの周りが密封部材２０６によって密封されているため、動力電池におけるガスは密封部材２０６を通して固定孔１０２に流入することができず、さらに固定孔１０２から動力電池の外部へ漏れ出すこともできない。

図４に示すように、本実施例では、絶縁部材２００に密封部材収容溝２００ｃを設置して密封部材２０６を収容することができる。密封部材収容溝２００ｃはヘッドカバーシート接続部２００ａの周りに設置され、密封部材２０６は密封部材収容溝２００ｃに設置される。密封部材２０６とヘッドカバーシート１０との間ではより大きい押圧力を生じさせて密封部材２０６をしっかり押圧するために、密封部材収容溝２００ｃの深さは密封部材２０６の高さよりも小さいことが最も好ましく、このように、密封部材２０６が密封部材収容溝２００ｃに押し込まれた後、その一部が突出可能であり、そして、ヘッドカバーシート接続部２００ａが固定孔１０２とフィッティングして接続された後、その突出する部分を密封部材収容溝２００ｃの底部へ押圧させることができ、これにより、密封部材２０６が密封部材収容溝２００ｃ及びヘッドカバーシート１０と同時にしっかり押圧されて密封することができる。

本実施例において、密封部材２０６は円環形状のシールリングにしてもよい。密封部材２０６の材質は、フッ素ゴム、ＰＦＡ、ＰＥなどの動力電池の電解液に対する耐性の良い材料を用いることが最も好ましい。

密封部材２０６とヘッドカバーシート１０との間の押圧力は、主にヘッドカバーシート接続部２００ａと固定孔１０２とのフィッティングによって供給され、絶縁部材２００が一般的に弾性を有するプラスチックで製造されるため、密封部材２０６がヘッドカバーシート接続部２００ａから離れるほど、絶縁部材２００及びヘッドカバーシート１０から受けた付勢力が小さくなるため、密封の効果が劣化になる。そのため、本実施例において、密封部材収容溝２００ｃをヘッドカバーシート接続部２００ａに隣接するように設置することが最も好ましい、これにより、密封部材２０６により大きい押圧力を受けさせ、密封の効果を高めた。また、ヘッドカバーシート接続部２００ａと固定孔１０２との間の付勢力の大きさも密封效果に大きな影響を与える。本実施例では、ヘッドカバーシート接続部２００ａは係止部材を用いることが最も好ましく、このような構造を採用すると、組立において瞬時的な力だけで係止部材を固定孔に押し込めば、その後、係止部材が長時間に亘って固定孔１０２と密接に係着することができる。

なお、密封部材２０６が絶縁部材２００と直接に一体成形され一体構造にすることも考えられ、例えば、絶縁部材２００の上面には、上面から突出するリング形状の鍔部の形態の密封部材２０６を直接に設置してもよい。この場合、密封部材２０６が絶縁部材の上面から突出するため、ヘッドカバーシート１０の下面と押圧され密封することができる。

本実施例はさらに動力電池を提供している。本実施例に係る動力電池のヘッドカバーを採用すると、ガス漏れの発生を効果的に防止することができる。

上述したのは本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明に対して、様々な変更と変化を行ってもよい。本発明の精神と範囲において行った如何なる変更、等価置換、改良等は、何れも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１０ ヘッドカバーシート
１００ 逆転シート接続孔
１０２ 固定孔
２０ 第１の電極ユニット
２００ 絶縁部材
２００ａ ヘッドカバーシート接続部
２００ｂ 導電シート接続部
２００ｃ 密封部材収容溝
２０２ 導電シート
２０４ 逆転シート
２０６ 密封部材
２０８ 接続板
３０ 第２の電極ユニット

Claims (16)

1. 動力電池のヘッドカバーであって、
   ヘッドカバーシート、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットを備え、
   第１の電極ユニットは絶縁部材、導電シート、逆転シート及び密封部材を備え、
   前記ヘッドカバーシートに逆転シート接続孔及び固定孔が設置され、前記逆転シートは前記逆転シート接続孔を密封し、前記絶縁部材にヘッドカバーシート接続部及び導電シート接続部が設置され、前記絶縁部材は、前記ヘッドカバーシート接続部と前記固定孔とのフィッティングにより、前記ヘッドカバーシートの下方に固定され、前記導電シートは前記導電シート接続部によってヘッドカバーシートに絶縁固定され、前記導電シートは前記逆転シートに電気的に接続され、
   前記密封部材は、前記固定孔から前記絶縁部材と前記ヘッドカバーシートとの間の隙間を経由して動力電池の内部までの経路を密封する動力電池のヘッドカバー。
2. 前記固定孔は上方が大きく下方が小さい階段孔であり、
   前記密封部材は前記固定孔の上方から押し込まれ、前記固定孔を密封することを特徴とする請求項１に記載の動力電池のヘッドカバー。
3. 前記密封部材の上面は前記ヘッドカバーシートの上面とそろっていることを特徴とする請求項２に記載の動力電池のヘッドカバー。
4. 前記密封部材の外周面は上方から下方へ均一に内側へ傾斜し、前記固定孔は前記密封部材の外周面とマッチングすることを特徴とする請求項２又は３に記載の動力電池のヘッドカバー。
5. 前記固定孔は少なくとも三段の階段構造を備え、前記密封部材は最も上方の一段の前記階段構造において設置されることを特徴とする請求項４に記載の動力電池のヘッドカバー。
6. 前記ヘッドカバーシート接続部の上部は前記密封部材に当接することを特徴とする請求項５に記載の動力電池のヘッドカバー。
7. 前記ヘッドカバーシート接続部の上面は平面であり、前記密封部材の底面も平面であり、前記ヘッドカバーシート接続部の上面は前記密封部材の底面と貼り合わせることを特徴とする請求項６に記載の動力電池のヘッドカバー。
8. 前記密封部材は前記ヘッドカバーシート接続部の周りに設置されるとともに、前記ヘッドカバーシートの下面と押圧され密封することを特徴とする請求項１に記載の動力電池のヘッドカバー。
9. 前記絶縁部材に密封部材収容溝が設置され、前記密封部材収容溝は前記ヘッドカバーシート接続部の周りに設置され、前記密封部材は前記密封部材収容溝に設置されることを特徴とする請求項８に記載の動力電池のヘッドカバー。
10. 前記密封部材は円環形状であることを特徴とする請求項８又は９に記載の動力電池のヘッドカバー。
11. 前記密封部材と前記絶縁部材とは一体に設置され、前記密封部材は前記絶縁部材の上面から突出することを特徴とする請求項９に記載の動力電池のヘッドカバー。
12. 前記密封部材はリング形状の鍔部であることを特徴とする請求項１１に記載の動力電池のヘッドカバー。
13. 前記ヘッドカバーシート接続部は係止部材であり、前記固定孔に係着されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバー。
14. 前記ヘッドカバーシート接続部は固定コラムであり、前記固定コラムは前記固定孔に挿通され、ホットメルトで固定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバー。
15. 前記ヘッドカバーシート接続部は前記絶縁部材と一体又は別体に設置されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバー。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の動力電池のヘッドカバーを備えることを特徴とする動力電池。