JP6398655B2

JP6398655B2 - 電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP6398655B2
Application number: JP2014239245A
Authority: JP
Inventors: 光佑中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-11-26
Also published as: JP2016100323A

Description

本発明は電池及びその製造方法に関し、特に、かしめ加工により集電端子と外部端子とが接合された電池及びその製造方法に関する。

特許文献１には、電極体を収納する収納部材の開口部を閉塞する蓋部材と、電極体に接続され、かつ、蓋部材の貫通孔を介して外部端子部材に接続された集電端子部材と、蓋部材と集電端子との間に設けられた絶縁部材と、を備えた密閉型電池の製造方法が開示されている。この密閉型電池の製造方法では、蓋部材の外側から押圧して絶縁部材を圧縮した状態で、蓋部材の貫通孔を介して外方に延出した集電端子部材の一部を外部端子部材にかしめることで、集電端子部材と外部端子部材とを接合している。

特開２０１４−４９３９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された密閉型電池の製造方法では、押圧による蓋部材（カバー）の変形について一切考慮されていないため、蓋部材の外側から押圧すると蓋部材が変形してしまう可能性があった。ここで、かしめ工程では、集電端子部材の上端部が外部端子部材の上面で水平方向に延在する。このため、かしめ工程において外部端子部材の上面を押下して圧力を加え続けるためには、延在しうる集電端子部材の外側で圧力を加える必要がある。したがって、集電端子部材の台座の構造によっては、押圧箇所の下方には、当該集電端子部材の台座が存在しなくなるため、押圧に伴って蓋部材が下方に変形してしまう場合が起こりうる。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、カバーの変形を防ぐことが可能な電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電池は、
電極体を覆うカバーと、
前記カバーの内側に位置する台座部が前記電極体に接続され、前記台座部から前記カバーの貫通孔を介して前記カバーの外側に延在するリベット部がかしめ加工にて外部端子に接続された集電端子と、
前記集電端子と前記カバーとの間に設けられたガスケットと、を備えた電池であって、
前記カバーは、前記台座部の外側に位置する前記ガスケットの外周面の少なくとも一部と当接する当接部を有するものである。
それにより、カバーの外側から押圧することで生じる当該カバーの変形モーメントに対する反力を効果的に発生させることができるため、カバーの変形を防ぐことができる。

本発明の一態様に係る電池の製造方法は、
カバーの内側に設けられた電極体を、集電端子を介して外部端子に接続する構造を有する電池の製造方法であって、
前記カバーと前記集電端子とをガスケットを介して積層するステップと、
前記積層状態において、前記カバーの外側から押圧して前記ガスケットを圧縮した状態で前記集電端子のかしめ加工を行うステップと、を有し、
前記かしめ加工を行うステップでは、前記ガスケットの外周面の少なくとも一部に前記カバーの一部が当接した状態で、前記カバーの外側から押圧するものである。
それにより、カバーの外側から押圧することで生じる当該カバーの変形のモーメントに対する反力を効果的に発生させることができるため、カバーの変形を防ぐことができる。

本発明により、カバーの変形を防ぐことが可能な電池及びその製造方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる電池の概略構成を示す正面断面図である。図１に示す電池の平面図である。図１に示す電池に設けられた集電端子周辺を拡大した正面断面図である。図１に示す電池の製造方法を示す図である。図１に示す電池の製造方法を示す図である。図１に示す電池の製造方法を示す図である。カバーの第１の変形例を示す正面断面図である。カバーの第２の変形例を示す正面断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

図１及び図２は、実施の形態１にかかる電池１の概略構成を示す正面断面図及び平面図である。また、図３は、図１に示す電池１に設けられた集電端子周辺を拡大した正面断面図である。電池１は、繰り返し充放電可能な密閉型の電池であって、例えば角型のリチウムイオン二次電池である。

電池１は、外装２と、外装２の内部に収容される電極体３と、を備える。
外装２は、電極体３を収容する収容部材４と、収容部材４の開口部を塞ぐカバー５と、により構成される。外装２は、収容部材４及びカバー５を接合することにより密閉される。カバー５には、電極体３に接続される正極及び負極の端子部材６がそれぞれ外方に突出するように設けられている。

電極体３は、正極、セパレータ、及び、負極を積層又は巻回することにより構成される。電極体３は、非水電解液を含浸させることで繰り返し充放電可能な充放電要素として機能する。

端子部材６は、集電端子１０と、金属端子１１と、外部端子１２と、により構成される。なお、金属端子１１は、外部端子１２とともにカバー５の外側に設けられるため、外部端子ということもできる。

集電端子１０には、例えば正極側にアルミニウム、負極側に銅が採用されている。集電端子１０は、カバー５の内側に位置する台座部１０ａと、台座部１０ａからカバー５の貫通孔を介してカバー５の外側に延在するリベット部１０ｂと、により構成される。

台座部１０ａは、電極体３に接続され、リベット部１０ｂは、カバー５の外側にてかしめ加工が施されることにより、金属端子１１の一端と接続されている。金属端子１１の他端は、カバー５の外側にて外部端子１２に接続されている。外部端子１２は、金属端子１１の他端側からカバー５の外方に突出するように設けられており、その突出部において外部機器と接続可能となっている。

図３に示すように、カバー５には、集電端子１０のリベット部１０ｂを挿通可能な貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、所定の内径を有する孔であって、カバー５をその厚さ方向に貫通している。また、カバー５には、貫通孔１３を囲む内周端から下方に突出した突起部５ａが円環状に形成されている。なお、突起部５ａは、カバー５の外側から押圧したときにガスケット７を圧縮するのを助けるためのものであるが、突起部５ａが無くてもガスケット７を圧縮できるのであれば形成されていなくてもよい。

さらに、カバー５の下側主面には当接部５ｂが設けられている。図３の例では、当接部５ｂは、ガスケット７圧縮時にガスケット７の外周面の少なくとも一部と当接するように形成された円環状の傾斜面である。

ガスケット７は、樹脂製の絶縁部材であって、集電端子１０とカバー５との間に設けられている。より詳細には、ガスケット７は、ガスケット本体７ａと、ガスケット端部７ｂと、ガスケット端部７ｃと、により構成される。ガスケット本体７ａは、集電端子１０のリベット部１０ｂを挿通可能な貫通孔１４を有し、かつ、集電端子１０の台座部１０ａの上面を覆うようにして略円環板状に形成されている。ガスケット端部７ｂは、ガスケット本体７ａの内周端から上方に延在するようにして円筒状に形成されている。ガスケット端部７ｂは、カバー５の貫通孔１３内に挿入される。

さらに、ガスケット端部７ｃは、ガスケット本体７ａの外周端から下方に延在するようにして円筒状に形成されている。ガスケット端部７ｃによって、台座部１０ａの側面上部が覆われる。なお、ガスケット７の外周面は、ガスケット本体７ａの外周面に加えて、ガスケット端部７ｃの表面（台座部１０ａの接触面とは反対側の面）を含む。さらに、ガスケット本体７ａの外周端がテーパー形状である場合にはそのテーパー面を含む。カバー５の外側から押圧したとき、ガスケット７の外周面の少なくとも一部はカバー５の当接部５ｂと当接する。

ガスケット７によって、カバー５と集電端子１０とが絶縁されるとともに、外装２の気密性が向上する。

絶縁部材８は、樹脂からなり、カバー５と、外部端子１２及び金属端子１１と、の間に設けられている。絶縁部材８によって、カバー５と、外部端子１２及び金属端子１１と、とが絶縁される。

次に、図４〜図６を参照して、電池１の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、集電端子１０とカバー５とをガスケット７を介して積層する。このとき、集電端子１０のリベット部１０ｂをカバー５の貫通孔１３に挿通してカバー５の外側に突出させる。また、カバー５の上面には、絶縁部材８を介して金属端子１１（外部端子）を配置する。

その後、図５に示すように、圧縮治具を用いてカバー５の外側から下向きに押圧する。それにより、ガスケット７が圧縮される。なお、その後のかしめ加工によって集電端子１０のリベット部１０ｂが金属端子１１の上面に延在するため、かしめ加工中もガスケット７を圧縮し続けるためには、延在しうるリベット部１０ｂ及びかしめ治具の外側にてカバー５を下向きに押圧する必要がある。したがって、集電端子１０の台座部１０ａの構造によっては、押圧箇所の下方には、集電端子１０の台座部１０ａが存在しなくなるため、押圧に伴ってカバー５が下方に変形しようとするモーメントが働く。

そこで、電池１の製造方法では、カバー５の当接部５ｂ（本例では傾斜面）をガスケット７の外周面の少なくとも一部に当接させた状態で、カバー５の外側から下向きに押圧している。それにより、押圧に伴って生じるカバー５の変形モーメントに対する反力が、ガスケット７の外周面からカバー５の当接部５ｂに向けて発生するため、変形モーメントが打ち消され、その結果、カバーの変形を防ぐことができる。

その後、図６に示すように、ガスケット７を圧縮した状態で、かしめ治具を用いて集電端子１０のリベット部１０ｂを金属端子１１にかしめる。それにより、集電端子１０と金属端子１１とが接合される。また、集電端子１０とカバー５とが固定される。さらに、ガスケット７を圧縮した状態で集電端子１０とカバー５とが固定されるため、外装２の気密性が向上する。

（変形例１）
なお、図７に示すように、当接部５ｂには凹凸形状が設けられてもよい。図７の例では、当接部５ｂである傾斜面上に凹凸形状が設けられている。それにより、押圧に伴うガスケットのずれ等を抑制することができる。なお、当接部５ｂに凹凸形状が設けられる代わりに、ガスケット７の外周面に凹凸形状が設けられてもよい。

（変形例２）
また、当接部５ｂである傾斜面の鉛直方向に対する角度は任意に設定可能である。例えば、図８に示すように、当接部５ｂは傾斜面である場合に限られず、鉛直面であってもよい。さらに、鉛直面上に凹凸形状が設けられてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１電池
２外装
３電極体
４収納部材
５カバー
５ａ突起部
５ｂ当接部
６端子部材
７ガスケット
８絶縁部材
１０集電端子
１１金属端子
１２外部端子
１３貫通孔
１４貫通孔
１０ａ台座部
１０ｂリベット部
７ａガスケット本体
７ｂガスケット端部
７ｃガスケット端部

Claims

電極体を覆うカバーと、
前記カバーの内側に位置する台座部が前記電極体に接続され、前記台座部から前記カバーの貫通孔を介して前記カバーの外側に延在するリベット部がかしめ加工にて外部端子に接続された、集電端子と、
前記集電端子と前記カバーとの間に設けられたガスケットと、を備えた電池であって、
前記カバーは、
前記台座部の外側に位置する前記ガスケットの上面から外周面にかけて当接する傾斜面を有する、
電池。
前記傾斜面は、凹凸形状を有する、請求項１に記載の電池。
カバーの内側に設けられた電極体を、集電端子を介して外部端子に接続する構造を有する電池の製造方法であって、
前記カバーと前記集電端子とをガスケットを介して積層するステップと、
前記積層状態において、前記カバーの外側から押圧して前記ガスケットを圧縮した状態で前記集電端子のかしめ加工を行うステップと、を有し、
前記かしめ加工を行うステップでは、前記ガスケットの上面から外周面にかけて前記カバーの傾斜面が当接した状態で、前記カバーの外側から押圧する、
電池の製造方法。
前記ガスケットの上面から外周面にかけて前記カバーの傾斜面に形成された凹凸部分が当接している、請求項３に記載の電池の製造方法。