JP6578974B2 - Electricity storage element - Google Patents
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Description
本発明は、容器を貫通する導電部材を備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to a power storage device including a conductive member that penetrates a container.
蓄電素子においては、容器内に電極体が収容されており、この電極体に電気的に接続された端子が容器から露出して設けられている。例えば、特許文献1に示されるように、容器の一部である蓋板を端子の軸部が貫通して、電極体に電気的に接続されている。そして、端子と蓋板との間には、絶縁体が介在しており、端子の軸部をかしめることで、絶縁体を端子と蓋板とに密着させて両者の絶縁性を確保している。 In the electric storage element, an electrode body is accommodated in a container, and a terminal electrically connected to the electrode body is provided exposed from the container. For example, as shown in Patent Document 1, a shaft portion of a terminal passes through a cover plate that is a part of a container and is electrically connected to an electrode body. And an insulator is interposed between the terminal and the cover plate, and by crimping the shaft portion of the terminal, the insulator is brought into close contact with the terminal and the cover plate to ensure the insulation between them. Yes.
ところで、蓄電素子においては、容器内部の内圧変化や、端子に対する引き抜き力が繰り返して生じるため、これらの繰り返しによって端子が蓋板に対して緩み、構造的に不安定になるおそれがある。このため、強度安定用の部材を別途、蓄電素子に設けることも考えられるが、部品点数が増加してしまい好ましくない。 By the way, in an electrical storage element, since the internal pressure change inside a container and the pulling-out force with respect to a terminal generate repeatedly, there exists a possibility that a terminal may loosen with respect to a cover plate by these repetition, and may become structurally unstable. For this reason, it is conceivable to separately provide a strength stabilizing member in the power storage element, but this is not preferable because the number of parts increases.
このため、本発明の課題は、部品点数の増加を抑えつつ、構造上の安定性を高めることができる蓄電素子を提供することである。 For this reason, the subject of this invention is providing the electrical storage element which can improve structural stability, suppressing the increase in a number of parts.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、金属製の容器と、集電体と、容器に一体化された樹脂部材と、を備え、樹脂部材は、容器および集電体を貫通した状態で集電体と容器とを固定するカシメ部を有する。 In order to achieve the above object, a power storage element according to one embodiment of the present invention includes a metal container, a current collector, and a resin member integrated with the container. A caulking portion that fixes the current collector and the container in a state of penetrating the electric body is provided.
この構成によれば、容器と樹脂部材とが一体化されているので、部品点数を削減することができる。また、容器と樹脂部材とが一体成形されていることにより、強度を高めることができる。 According to this configuration, since the container and the resin member are integrated, the number of parts can be reduced. Moreover, the strength can be increased by integrally molding the container and the resin member.
また、カシメ部で集電体と容器とが固定されているので、集電体を容器に対して強固に固定することができる。前述したように、容器と樹脂部材とは一体成形されて強度が高められた状態であるので、この樹脂部材のカシメ部を介して集電体が容器に固定されれば、集電体と容器とをより強固に固定することができる。 Further, since the current collector and the container are fixed by the crimping portion, the current collector can be firmly fixed to the container. As described above, since the container and the resin member are integrally molded to increase the strength, if the current collector is fixed to the container via the caulking portion of the resin member, the current collector and the container Can be more firmly fixed.
また、樹脂部材は、絶縁性を有し、樹脂部材は、容器と集電体との間に配置された介在部を備えていてもよい。 In addition, the resin member may have insulating properties, and the resin member may include an interposition portion disposed between the container and the current collector.
この構成によれば、容器と集電体との間に、樹脂部材の介在部が配置されているので、容器と集電体との間に別途、絶縁性の部材を介在させる場合と比べても、部品点数を抑制することができる。 According to this configuration, since the interposition part of the resin member is arranged between the container and the current collector, compared with a case where an insulating member is separately interposed between the container and the current collector. In addition, the number of parts can be suppressed.
また、容器は、カシメ部が貫通する貫通孔と、貫通孔の周縁の少なくとも一部であって、容器の内面および外面の一方に形成された凸部とを備えていてもよい。 Further, the container may include a through hole through which the caulking portion passes, and a convex portion that is at least a part of the periphery of the through hole and is formed on one of the inner surface and the outer surface of the container.
この構成によれば、容器における貫通孔の周縁の少なくとも一部に凸部が形成されているので、カシメ時における容器の変形を抑制することができる。 According to this structure, since the convex part is formed in at least one part of the periphery of the through-hole in a container, the deformation | transformation of the container at the time of crimping can be suppressed.
また、さらに、容器を貫通し、集電体に接合された電極端子を備え、樹脂部材は、容器とともに電極端子に対して一体化されていてもよい。 Furthermore, an electrode terminal penetrating the container and joined to the current collector may be provided, and the resin member may be integrated with the electrode terminal together with the container.
この構成によれば、容器と電極端子とが樹脂部材に一体化されているので、部品点数を削減することができる。さらに、集電体が電極端子に接合されるとともに、カシメ部を介して容器にも固定されているので、集電体と電極端子との接合を長期にわたって安定して維持することができる。 According to this configuration, since the container and the electrode terminal are integrated with the resin member, the number of parts can be reduced. Furthermore, since the current collector is bonded to the electrode terminal and is also fixed to the container via the crimping portion, the bonding between the current collector and the electrode terminal can be stably maintained over a long period of time.
また、電極端子における集電体に接合される接合部は、容器の内方に向けて凸となる凸形状に形成されており、集電体には、隣接する部分よりも薄肉な薄肉部が接合部を囲んで形成されていてもよい。 Further, the joint portion of the electrode terminal that is joined to the current collector is formed in a convex shape that is convex toward the inside of the container, and the current collector has a thin-walled portion that is thinner than the adjacent portion. It may be formed surrounding the joint.
ここで、種々の不具合によって、容器の内圧が急上昇したり、集電体や電極端子に過電流が流れたりする場合がある。しかし、この構成のように集電体に薄肉部が形成されていれば、内圧上昇や過電流が発生すると薄肉部が破断して電気的な接続を遮断する。薄肉部が破断したとしても、凸形状に形成されている接合部の凸方向が反転するものの、容器自体に影響を及ぼしにくい。 Here, due to various problems, the internal pressure of the container may rise rapidly, or an overcurrent may flow through the current collector or electrode terminal. However, if a thin portion is formed on the current collector as in this configuration, when the internal pressure rises or an overcurrent occurs, the thin portion breaks and the electrical connection is interrupted. Even if the thin-walled portion breaks, the convex direction of the joint portion formed in a convex shape is reversed, but hardly affects the container itself.
本発明によれば、部品点数の増加を抑えつつ、蓄電素子の構造上の安定性を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structural stability of an electrical storage element can be improved, suppressing the increase in a number of parts.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、製造工程およびその順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, manufacturing steps and their order shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
(実施の形態)
まず、蓄電素子10の構成について、説明する。
(Embodiment)
First, the configuration of the
図1は、実施の形態に係る蓄電素子10の外観を模式的に示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る蓄電素子10の容器100の容器本体111を分離して、蓄電素子10が備える各構成要素を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external appearance of a
なお、これらの図では、Z軸方向を上下方向として示しており、以下ではZ軸方向を上下方向として説明する場合がある。また、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Z軸方向は上下方向となることには限定されない。以降の図においても、同様である。 In these drawings, the Z-axis direction is shown as the vertical direction, and the Z-axis direction may be described as the vertical direction below. Moreover, since the case where the Z-axis direction does not become the vertical direction is considered depending on the use mode, the Z-axis direction is not limited to the vertical direction. The same applies to the subsequent drawings.
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
The
図1および図2に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200および負極端子201と、正極集電体120および負極集電体130と、正極封止部材150および負極封止部材160と、電極体140とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解質)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器100に封入される電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
A liquid such as an electrolytic solution (non-aqueous electrolyte) is sealed inside the container 100 of the
容器100は、矩形筒状で底を備える容器本体111と、容器本体111の開口を閉塞する板状部材である蓋板110とで構成されている。また、容器100は、正極集電体120、負極集電体130および電極体140等を内部に収容後、蓋板110と容器本体111とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋板110および容器本体111の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
The container 100 includes a
電極体140は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に負極活物質層が形成されたものである。また、セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。
The
ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。 Here, the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer or the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer may be a known material as long as it is a positive electrode active material or a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. Can be used.
そして、電極体140は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻き回されて形成され、正極集電体120および負極集電体130と電気的に接続されている。なお、図2では、電極体140として断面が長円形状のものを示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体140の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型であってもよい。
The
正極端子200は、容器100の外方に配置され、電極体140の正極に電気的に接続された外部端子である。正極端子200は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極端子201は、容器100の外方に配置され、電極体140の負極に電気的に接続された外部端子である。負極端子201は、銅又は銅合金などで形成されている。正極端子200および負極端子201は、電極体140に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体140に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための導電性の電極端子である。また、正極端子200および負極端子201は、正極封止部材150および負極封止部材160を介して蓋板110に取り付けられている。正極端子200および負極端子201の詳細な構造については、後述する。
The
正極集電体120および負極集電体130は、容器100の内方、つまり、蓋板110の内表面(Z軸方向マイナス側の面)に配置される。具体的には、正極集電体120は、電極体140の正極と容器本体111の側壁との間に配置され、正極端子200と電極体140の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。負極集電体130は、電極体140の負極と容器本体111の側壁との間に配置され、負極端子201と電極体140の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。
The positive electrode
なお、正極集電体120は、電極体140の正極基材箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体130は、電極体140の負極基材箔と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The positive electrode
正極封止部材150および負極封止部材160は、正極端子200および負極端子201と、蓋板110との間に少なくともその一部が配置される絶縁体である。具体的には、正極封止部材150は、正極端子200の一部を露出した状態で正極端子200を保持している。同様に、負極封止部材160は、負極端子201の一部を露出した状態で負極端子201を保持している。そして、正極封止部材150は蓋板110と正極端子200とを含むように、例えばインサート成形によって一体成形されている。同様に、負極封止部材160は蓋板110と負極端子201とを含むように、インサート成形によって一体成形されている。つまり、正極封止部材150と、負極封止部材160と、蓋板110と、正極端子200と、負極端子201とは、インサート成形によって一体化されたインサート成形体である。このため、正極封止部材150および負極封止部材160は、インサート成形可能な樹脂から形成された樹脂部材である。樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、フェノール樹脂などが挙げられる。また、樹脂部材は、一種類の樹脂材料からなるものだけでなく、複数の樹脂材料を組み合わせたもの、樹脂材料とエラストマー材料とを組み合わせたもの、樹脂材料に粒子状または繊維状の無機材料を添加したものから形成されていてもよい。また、正極封止部材150および負極封止部材160は、蓋板110よりも剛性が低く、かつ、絶縁性の部材で形成されているのがよい。
The positive
次に、蓋板110について説明する。
Next, the
図3は、実施の形態に係る蓋板110の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the
図3に示すように、蓋板110は、上面視略矩形状の板体であり、その各角部がR形状に形成されている。なお、以降の説明においては、「平面視」とは、蓋板110の上面(外面)を平面視したときを示す。
As shown in FIG. 3, the
蓋板110には、ガス排出弁112、注液口113、正極端子取付部114および負極端子取付部115が形成されている。
A
ガス排出弁112は、蓋板110の中央部に平面視長円状に形成されており、他の部分よりも薄肉に形成されている。ガス排出弁112は、容器100の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器100の内部のガスを放出する役割を有する。
The
注液口113は、蓄電素子10の製造時に電解液を注液するための貫通孔である。注液口113は、蓋板110が容器本体111に取り付けられてから、電解液の注液後に注液栓(図示省略)が嵌め合わされて、塞がれる。
The
正極端子取付部114は、正極端子200、正極封止部材150および正極集電体120が取り付けられる部位であり、蓋板110の一端部に形成されている。負極端子取付部115は、負極端子201、負極封止部材160および負極集電体130が取り付けられる部位であり、蓋板110の他端部に形成されている。
The positive electrode
次に、正極端子200、蓋板110、正極集電体120および正極封止部材150の固定構造について詳細に説明する。
Next, the fixing structure of the
図4は、実施の形態に係る正極端子200、蓋板110、正極集電体120および正極封止部材150の固定構造を示す断面図である。図4は、図2におけるIV−IV線を含むZX平面から見た断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fixing structure of
図4に示すように、正極端子200が正極封止部材150に収容された状態で蓋板110に取り付けられており、さらに正極端子200および正極封止部材150に正極集電体120が取り付けられることで、これらが一体的に固定されている。
As shown in FIG. 4, the
まず、各部材の具体的な構成について説明する。 First, a specific configuration of each member will be described.
図5は、実施の形態に係る正極端子200の概略構成を上方から示す斜視図である。図6は、実施の形態に係る正極端子200の概略構成を下方から示す斜視図である。図7は、実施の形態に係る正極端子200の概略構成を示す説明図であり、図7の(a)は正面図、図7の(b)は側面図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the
図5および図7に示すように、正極端子200は、端子本体部202と、端子本体部202の周囲から外方に向けて突出する鍔部203とを備える。
As shown in FIGS. 5 and 7, the
端子本体部202は、平面視長円形状の有底筒体であり、上端部が開放し、他端部が閉塞されている。端子本体部202の上端部は、外周側が低く、内周側が高い二段形状に形成されている。この高い部分を突端部207とする。この突端部207を、図示しないバスバーの孔部に嵌め合わせて、互いの境界線上を溶接することで、バスバーと正極端子200とを接続する。
The terminal
また、中空部分204の下端部には、当該中空部分204の全周にわたって、切り欠き205が形成されている。切り欠き205は鍔部203に対応した位置に形成されている。
A
鍔部203は、平面視長円形状に形成されており、端子本体部202の全周にわたって均等に突出している。平面視で鍔部203の内方には、端子本体部202の他端部である底部206が配置されている。底部206は、平面視で鍔部203を小さくした長円形状である。底部206は、鍔部203よりも下方に突出した凸形状となっている。つまり正極端子200が蓋板110に一体化されて、当該蓋板110が容器本体111に組み付けられると、底部206は、容器100の内方に向けて凸となる。
The
図8は、実施の形態に係る正極端子取付部114の概略構成を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of the positive
図4および図8に示すように、蓋板110の正極端子取付部114は、第1孔部118と、第2孔部119とを備えている。第1孔部118は、蓋板110の一端部側に位置しており、第2孔部119は、蓋板110の中央側に位置している。
As shown in FIGS. 4 and 8, the positive electrode
第1孔部118は、第1貫通孔1181と、第1段差部1182とを備えている。第1貫通孔1181は、正極封止部材150が貫通する平面視円形状の貫通孔である。
The
第1段差部1182は、第1貫通孔1181の全周を囲むように、当該第1貫通孔1181と同心の円形状に形成されており、その中央に第1貫通孔1181が形成されている。つまり、第1段差部1182は、第1貫通孔1181の外周部に配置されている。なお、第1段差部1182は、第1貫通孔1181の周縁の少なくとも一部に形成されていればよいが、全周に形成されていることが強度の面で好ましい。
The
第1段差部1182は、蓋板110の一方の主面に形成された第1凹部1183と、蓋板110の他方の主面に形成された第1凸部1184とを備えている。ここで、蓋板110の一方の主面は、蓋板110が容器本体111に取り付けられた際に容器100の外面となり、蓋板110の他方の主面は、蓋板110が容器本体111に取り付けられた際に容器100の内面となる。このため、第1凸部1184は、容器100の内方に向けて凸となる凸形状となっている。そして、第1凹部1183と、第1凸部1184とはそれぞれ対向して配置されている。図4に示すように、第1凹部1183の内径H1と第1凸部1184の外径H2とは、ほぼ同等である。図8では、第1凹部1183に対して第1凸部1184は平面視で重なっている。つまり、蓋板110を平面視したときの第1凹部1183と第1凸部1184との形状(平面視形状)は一致している。また、ここで言う「一致」とは、第1凹部1183と第1凸部1184との平面視形状が完全に一致していなくとも、それらの平面視形状がわずかに異なっている場合も含む。この場合、第1凹部1183と第1凸部1184との寸法差は、第1段差部1182を半抜き加工で形成する場合に許容される範囲に収まっていればよい。
The
第2孔部119は、図4および図7に示すように、第2貫通孔1191と、第2段差部1192とを備えている。第2貫通孔1191は、正極封止部材150と、正極端子200とが貫通する平面視長円形状の貫通孔である。第2貫通孔1191の軸方向から見たときに、第2貫通孔1191よりも鍔部203は大きい。鍔部203は全体にわたって第2貫通孔1191よりも大きい方が好ましいが、部分的に大きくとも構わない。このため、鍔部203の平面視形状は、上述した円形状以外であってもよい。鍔部203のその他の平面視形状としては、例えば、多角形状、歯車形状、長円形状などが挙げられる。
As shown in FIGS. 4 and 7, the
第2段差部1192は、第2貫通孔1191の全周を囲むように、当該第2貫通孔1191の全周にわたって均等に大きい長円形状に形成されており、その中央に第2貫通孔1191が形成されている。つまり、第2段差部1192は、第2貫通孔1191の外周部に配置されている。なお、第2段差部1192は、第2貫通孔1191の周縁の少なくとも一部に形成されていればよいが、全周に形成されていることが強度面で好ましい。
The
第2段差部1192は、蓋板110の一方の主面に形成された第2凹部1193と、蓋板110の他方の主面に形成された第2凸部1194とを備えている。このため、第2凸部1194は、容器100の内方に向けて凸となる凸形状となっている。そして、第2凹部1193と、第2凸部1194とはそれぞれ対向して配置されている。図8に示すように、第2凹部1193の内縁形状と、第2凸部1194の外縁形状とは、ほぼ同等であり、第2凹部1193に対して第2凸部1194は平面視で重なっている。つまり、蓋板110を平面視したときの第2凹部1193と第2凸部1194との形状(平面視形状)は一致している。なお、ここでの第2凹部1193と第2凸部1194との平面視形状に対する「一致」も、上述した第1凹部1183と第1凸部1184との平面視形状に対する「一致」と同じ意味である。つまり、第2凹部1193と第2凸部1194との寸法差は、第2段差部1192を半抜き加工で形成する場合に許容される範囲に収まっていればよい。
The
なお、ここでは、蓋板110の一方の主面に凹部(第1凹部1183、第2凹部1193)が形成され、他方の主面に凸部(第1凸部1184、第2凸部1194)が形成されている場合を示しているが、凹部が上記の他方の主面に形成され、凸部が上記の一方の主面に形成されてもよい。
Here, a concave portion (first
正極集電体120は、図2および図4に示すように、集電体本体部121と、電極体接続部122とを一体的に有している。
As shown in FIGS. 2 and 4, the positive electrode
集電体本体部121は、正極端子200が接続される部位である。具体的には、集電体本体部121は、上段部123と、上段部123よりも一段下方に配置された下段部124とを備える板状部である。上段部123には、正極封止部材150が貫通する貫通孔125が形成されている。
The current collector
下段部124の下面には、正極端子206の底部206よりも大きい平面視長円形状の凹部126が形成されている。凹部126の底面には、底部206よりも小さい平面視長円形状の貫通孔127が形成されている。また、凹部126の底面には、この貫通孔127を全周にわたって囲むように薄肉部128が形成されている。薄肉部128は、底部206よりも大きい平面視長円形状に形成されている。薄肉部128は、例えば刻印加工や切削加工などによって形成された、断面形状が三角形状の切り欠きであり、当該薄肉部128に隣接する部分よりも薄肉となっている。薄肉部128は、容器100の内圧が急上昇したり、正極集電体120や正極端子200に過電流が流れたりすると破断して、電気的な接続を遮断する。薄肉部128は、貫通孔127を全周にわたって連続的に囲っていてもよいし、断続的に囲っていてもよい。
On the lower surface of the
ここで、上述したように、底部206の平面視形状は、薄肉部128の平面視形状よりも小さく、貫通孔127の平面視形状よりも大きい。このため、集電体本体部121の上面には、薄肉部128よりも内側であって、貫通孔127よりも外側の領域に、正極端子200の底部206を配置して接合することができる。この接合には、例えばレーザ溶接などの貫通溶接が用いられている。つまり、正極端子200の底部206は、正極集電体120に接合される接合部であり、薄肉部128によって囲まれている。薄肉部128が破断すると、正極端子200の底部206の凸方向が反転することになる。具体的には、通常時においては、底部206は、容器100の内方に向けて凸となっているが、薄肉部128が破断すると、容器100の外方に向けて凸となる。
Here, as described above, the plan view shape of the
電極体接続部122は、電極体140の正極に電気的に接続される長尺状の脚である。電極体接続部122は、集電体本体部121の上段部123に連続して形成されており、電極体140の正極に固定されている。
The electrode
正極封止部材150は、図4に示すように、樹脂部材からなる一体物であり、固定部152と端子収容部153とを一体的に備えている。
As shown in FIG. 4, the positive
固定部152は、蓋板110の第1貫通孔1181に貫通した状態で、正極集電体120を固定している。具体的には、固定部152は、蓋板110の第1孔部118に密着し、かつ正極集電体120の集電体本体部121に密着している。これにより、固定部152は、蓋板110と正極集電体120とを一体化している。固定部152は、集電体本体部121の貫通孔125を貫通し、集電体本体部121に熱カシメされたカシメ部154を有する。カシメ部154は、平面視で貫通孔125よりも大きくなるように、上段部123の下面に沿って、貫通孔125の外周縁から外方に突出した形状となっている。このカシメ部154が熱カシメによって形成されているので、正極集電体120の貫通孔125の周囲に対してカシメ部154が密着することになる。
The fixing
端子収容部153は、正極端子200の上端部および下端部を露出した状態で、正極端子200を保持している。具体的には、端子収容部153は、蓋板110の第2貫通孔1191を貫通した状態の正極端子200に密着し、かつ蓋板110の第2孔部119に密着している。これにより、端子収容部153は、蓋板110と正極端子200とを一体化している。端子収容部153は、正極端子200の突端部207と、底部206とを露出し、正極端子200における他の部分に密着している。したがって、正極端子200の鍔部203は、正極封止部材150に一体化されて被覆されることになる。正極封止部材150における鍔部203を被覆する部分を被覆部156とする。正極封止部材150は、前述したように、樹脂部材からなる一体物であるので、被覆部156も、一体物である正極封止部材150の一部である。また、被覆部156は、鍔部203の上面と、側面と、底面とに密着し、これらを被覆している。被覆部156の一部は、鍔部203と集電体本体部121との間に配置されている。これによって、正極端子200が端子収容部153から脱落することを抑制している。
The terminal
そして、正極封止部材150におけるZ軸方向での中段部分は、蓋板110と正極集電体120との間に介在する介在部157である。介在部157によって、蓋板110と正極集電体120との絶縁性が確保されている。
The middle portion of the positive
なお、上記においては、正極側の正極端子200、蓋板110、正極集電体120および正極封止部材150の固定構造について説明したが、負極側の固定構造においても概ね正極側同じである。ここでは、負極側の固定構造において、正極側と異なる箇所について説明する。
In the above description, the fixing structure of the
負極側の固定構造において正極側と異なる箇所は、具体的には負極端子201である。負極端子201は、負極集電体130に対してかしめられて接合された構造を有する。このため、負極端子201においては、正極端子200の切り欠き205や底部206が設けられていない。
Specifically, the portion different from the positive electrode side in the fixed structure on the negative electrode side is the
なお、負極側においても、正極側と同等の固定構造を採用することも可能である。 Note that a fixing structure equivalent to that on the positive electrode side can also be adopted on the negative electrode side.
次に、本実施の形態に係る蓄電素子10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing
まず、蓋板110の製造方法について説明する。
First, a method for manufacturing the
蓋板110となる板体に対してガス排出弁112と、注液口113とを予め形成しておく。同様に、板体に対して正極側および負極側の第1貫通孔1181と、第2貫通孔1191とを予め形成しておく。その後、板体に対して、半抜き加工を施すことによって、正極側および負極側に第1段差部1182および第2段差部1192を形成することで、正極端子取付部114と負極端子取付部115とを形成する。これにより、図3に示す蓋板110が形成される。
A
次いで、蓋板110と正極端子200と負極端子201とに対して、正極封止部材150と負極封止部材160とをインサート成形することによって、蓋板110、正極端子200、負極端子201、正極封止部材150および負極封止部材160が一体化され、インサート成形体となる。
Next, the
図9は、実施の形態に係る正極端子取付部114のインサート成形直後の状態を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state immediately after the insert molding of the positive electrode
図9に示すように、インサート成形直後、つまり熱カシメ前の状態においては、カシメ部154となる部分は筒状部154aとなっている。この筒状部154aを、正極集電体120の貫通孔125内に挿入してから、当該筒状部154aを熱カシメすることにより、カシメ部154が形成される。また、正極端子200と、正極集電体120とがレーザ溶接されることによって、正極端子取付部114周辺は、図4に示す状態となる。
As shown in FIG. 9, immediately after the insert molding, that is, before heat caulking, a portion that becomes the
一方、負極側においても、熱カシメおよびかしめによって負極集電体130が、負極封止部材160および負極端子201に接合される。
On the other hand, also on the negative electrode side, the negative electrode
その後、正極集電体120に電極体140の正極を取り付けるとともに、負極集電体130に電極体140の負極を取り付ける。
Thereafter, the positive electrode of the
その後、図2に示す状態から、電極体140を絶縁シート(図示せず)で覆い、容器100の容器本体111に収容して、容器本体111に蓋板110を溶接して、容器100を組み立てる。次いで、注液口113から電解液を注液した後、注液栓を蓋板110に溶接して注液口113を塞ぐことで、図1に示す蓄電素子10が製造される。
Thereafter, from the state shown in FIG. 2, the
以上のように、本実施の形態によれば、容器100の蓋板110と正極封止部材150とが一体化されているので、部品点数を削減することができる。また、蓋板110と正極封止部材150とが一体成形されていることにより、強度を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
そして、カシメ部154で正極集電体120と蓋板110とが固定されているので、正極集電体120を蓋板110に対して強固に固定することができる。また、蓋板110と正極封止部材150とは一体化されて強度が高められた状態であるので、この正極封止部材150のカシメ部154を介して正極集電体120が蓋板110に固定されれば、正極集電体120と蓋板110とをより強固に固定することができる。
Since the positive electrode
さらに、カシメ部154が熱カシメにより形成されているので、カシメ部154と正極集電体120との密着性を高めることができる。なお、カシメ部154を熱カシメ以外のカシメによって形成することも可能である。具体的には、カシメ部154は、樹脂を塑性変形させることによって形成された部位であり、熱によって変形させたものであっても、熱以外の変形で塑性変形させたものであってもよい。
Furthermore, since the
したがって、部品点数の増加を抑えつつ、蓄電素子10の構造上の安定性を高めることができる。
Therefore, the structural stability of the
また、蓋板110と正極集電体120との間に、正極封止部材150の介在部157が配置されているので、蓋板110と正極集電体120との間に別途、絶縁性の部材を介在させる場合と比べても、部品点数を抑制することができる。
In addition, since the
また、蓋板110の第1貫通孔1181における周縁の少なくとも一部に、第1凸部1184が形成されているので、蓋板110の変形を抑制することができる。
Moreover, since the 1st
また、蓋板110の第2貫通孔1191における周縁の少なくとも一部に、第2凸部1194が形成されているので、蓋板110の変形を抑制することができる。
Moreover, since the 2nd
また、容器100の蓋板110と正極端子200とは正極封止部材150に一体化されているので、部品点数を削減することができる。さらに、蓋板110と正極端子200と正極封止部材150とが一体化されていることにより、強度を高めることができる。そして、正極集電体120が正極端子200に接合されるとともに、カシメ部154を介して蓋板110にも固定されているので、正極集電体120と正極端子200との接合を長期にわたって安定して維持することができる。
Further, since the
また、種々の不具合によって、容器100の内圧が急上昇したり、正極集電体120や正極端子200に過電流が流れたりする場合がある。しかし、正極集電体120に薄肉部128が形成されているために、内圧上昇や過電流が発生すると薄肉部128が破断して電気的な接続を遮断する。薄肉部128が破断すると凸形状に形成されている底部206の凸方向が反転する。この反転によって物理的な負荷が発生するが蓋板110と正極端子200との間に正極封止部材150が介在しているために、当該負荷が蓋板110自体に影響を及ぼしにくい。
In addition, due to various problems, the internal pressure of the container 100 may rise rapidly, or an overcurrent may flow through the positive electrode
また、正極端子200の鍔部203が正極封止部材150側に突出して、正極封止部材150に一体化されているので、外的負荷や、容器100内が高圧になることなどによって、正極端子200に対して外方に抜ける力が作用したとしても、鍔部203が正極封止部材150に引っかかって正極端子200の抜けを抑制することができる。
Further, since the
また、蓋板110の第2貫通孔1191よりも鍔部203が大きいので、正極端子200を外方に引き抜く外力がかかったとしても、蓋板110の第2貫通孔1191をなす部位に局所的に負荷がかかるのではなく、鍔部203を含めた全体に応力がかかる。このため、蓋板110の変形を抑制することができる。つまり、より大きな外力に耐えられるようになる。
In addition, since the
また、被覆部156が鍔部203の底面を被覆しているので、正極封止部材150から正極端子200が軸方向で脱落することを抑制することができる。
Moreover, since the coating |
また、被覆部156が鍔部203と正極集電体120との間に配置されているので、鍔部203と正極集電体120とが接触することを抑制することができる。本実施の形態のように、正極封止部材150が絶縁性を有する場合には、鍔部203と正極集電体120とを確実に絶縁することができる。
Moreover, since the coating |
(変形例1)
次に、上記実施の形態に係る変形例1について説明する。上記実施の形態では、蓋板110に第1段差部1182と第2段差部1192とが設けられている場合を例示して説明した。しかし、第1段差部や第2段差部は蓋板に形成されていなくてもよい。
(Modification 1)
Next, Modification 1 according to the above embodiment will be described. In the above embodiment, the case where the first stepped
図10は、変形例1に係る蓋板110Aの概略構成を示す断面図であり、図4に対応している。なお、以下の説明においては、上記実施の形態と同等の部分においては、同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
図10に示すように、変形例1に係る蓋板110Aは、平板であり、所定の位置に第1貫通孔1181と、第2貫通孔1191とが形成されてはいるものの、第1段差部や第2段差部は形成されていない。このため、蓋板110Aの製造工程を短縮化することが可能である。なお、強度面や、製造効率面などの様々な観点から、必要に応じて第1段差部と第2段差部との少なくとも一方を蓋板に形成してもよい。
As shown in FIG. 10, the
(変形例2)
次に、上記実施の形態に係る変形例2について説明する。上記実施の形態では、正極端子200の端子本体部202が有底筒体であり、その突端部207をバスバーの孔部に嵌め合わす場合を例示して説明した。しかし、正極端子の中空部分が閉塞されていて、その閉塞された部分にバスバーを接合するようにしてもよい。
(Modification 2)
Next, Modification 2 according to the above embodiment will be described. In the above embodiment, the case where the terminal
図11は、変形例2に係る正極端子200Bの概略構成を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
図11に示すように、変形例2に係る正極端子200Bは、端子本体部202bの中空部分204bの上部が閉塞部207bによって閉塞されている。閉塞部207bは、端子本体部202bおよび鍔部203bとともに、例えば絞り加工や鋳造等によって一体成形されている。この一体成形直後においては、底部206bは、端子本体部202bから分離されている。一体成形後の工程によって、底部206bは、中空部分204bの下部を閉塞するように端子本体部202bに対して取り付けられている。具体的には、底部206bは、溶接などによって端子本体部202bに取り付けられている。これにより、端子本体部202b、鍔部203b、閉塞部207bおよび底部206bが一体化することになる。蓄電素子の組立後においては、正極端子200Bの閉塞部207bに対してバスバーが接合される。
As shown in FIG. 11, in the
(他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態およびその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態およびその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
(Other embodiments)
As described above, the power storage device according to the embodiment of the present invention and the modified example thereof has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and the modified example thereof. That is, it should be considered that the embodiment and its modification disclosed this time are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
例えば、上記実施の形態では、蓄電素子10は、1つの電極体140を備えていることとしたが、複数の電極体を備えている構成でもかまわない。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、第1段差部1182および第2段差部1192が半抜き加工によって形成される場合を例示して説明した。しかし、第1段差部1182および第2段差部1192の加工方法はこれに限定されるものではない。例えば、絞り加工などの他のプレス加工であっても構わない。また、プレス加工でなくとも、鋳造、切削加工などの他の工法で、第1段差部1182および第2段差部1192を有する蓋板110を形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the 1st level | step-
また、上記実施の形態では、内圧上昇や過電流が発生した際に電気的な接続を遮断するため、正極集電体120に薄肉部128を形成している。しかし、電気的な遮断が不要である場合には、薄肉部128を設けなくともよい。この場合、正極集電体120に対して、正極端子200をかしめることによって一体化することが可能となる。
In the above embodiment, the thin-
また、上記実施の形態では、正極側を例示して、本発明の特徴となる部分の具体的な構成について説明したが、負極側においても同様の構成が適用されていることはもちろんである。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、正極側と負極側とが異なる構成であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the positive electrode side was illustrated and the specific structure of the part used as the characteristic of this invention was demonstrated, of course, the same structure is applied also in the negative electrode side. In addition, as long as it does not deviate from the meaning of this invention, the structure from which the positive electrode side and a negative electrode side differ may be sufficient.
また、上記実施の形態および上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Moreover, the form constructed | assembled combining the said embodiment and the said modification arbitrarily is also contained in the scope of the present invention.
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention is applicable to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10 蓄電素子
100 容器
110,110A 蓋板
111 容器本体
112 ガス排出弁
113 注液口
114 正極端子取付部
115 負極端子取付部
118 第1孔部
119 第2孔部
120 正極集電体(集電体)
121 集電体本体部
122 電極体接続部
123 上段部
124 下段部
125,127 貫通孔
126 凹部
128 薄肉部
130 負極集電体
140 電極体
150 正極封止部材(樹脂部材)
152 固定部
153 端子収容部
154 カシメ部
154a 筒状部
156 被覆部
157 介在部
160 負極封止部材
200,200B 正極端子(電極端子)
201 負極端子
202,202b 端子本体部
203,203b 鍔部
204,204b 中空部分
205 切り欠き
206,206b 底部(接合部)
207 突端部
207b 閉塞部
1181 第1貫通孔(貫通孔)
1182 第1段差部
1183 第1凹部
1184 第1凸部(凸部)
1191 第2貫通孔
1192 第2段差部
1193 第2凹部
1194 第2凸部
H1 第1凹部の内径
H2 第1凸部の外径
DESCRIPTION OF
121 current collector
152
201
207
1182
1191 2nd through-
Claims (5)
集電体と、
前記容器に一体化された樹脂部材と、を備え、
前記樹脂部材は、前記容器および前記集電体を貫通した状態で前記集電体と前記容器とを固定するカシメ部を有する
蓄電素子。 A metal container;
A current collector,
A resin member integrated with the container,
The resin member includes a caulking portion that fixes the current collector and the container in a state of penetrating the container and the current collector.
前記樹脂部材は、前記容器と前記集電体との間に配置された介在部を備える
請求項1に記載の蓄電素子。 The resin member has an insulating property,
The electricity storage device according to claim 1, wherein the resin member includes an interposition portion disposed between the container and the current collector.
前記カシメ部が貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の周縁の少なくとも一部であって、前記容器の内面および外面の一方に形成された凸部とを備える
請求項1又は2に記載の蓄電素子。 The container is
A through hole through which the caulking portion passes,
The power storage device according to claim 1, further comprising: a convex portion that is at least a part of a peripheral edge of the through hole and is formed on one of an inner surface and an outer surface of the container.
前記容器を貫通し、前記集電体に接合された電極端子を備え、
前記樹脂部材は、前記容器とともに前記電極端子に対して一体化されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 further,
An electrode terminal penetrating the container and joined to the current collector;
The electric storage element according to claim 1, wherein the resin member is integrated with the electrode terminal together with the container.
前記集電体には、隣接する部分よりも薄肉な薄肉部が前記接合部を囲んで形成されている
請求項4に記載の蓄電素子。 The joint portion to be joined to the current collector in the electrode terminal is formed in a convex shape that is convex toward the inside of the container,
The power storage element according to claim 4, wherein the current collector is formed with a thin portion thinner than an adjacent portion so as to surround the joint portion.
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