JP6892338B2 - 蓄電装置および蓄電装置の製造方法 - Google Patents
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Description
集電接続体と外部端子との接続構造の一例として下記のものがある。
貫通孔を有する蓋体の外面側に、蓋体の貫通孔に対応する開口が形成され、蓋体の貫通孔の軸方向に延在する立ち上げ部を有する絶縁部材を配置し、鍔部を有するリベットの軸部を、蓋体の内面側から外面側に向けて、蓋体の貫通孔および絶縁部材の開口を貫通する。そして、貫通されたリベットの先端部をかしめ、リベットとのかしめ部および絶縁部材の立ち上げ部を直角に屈曲して蓋体の外面に密着するように積層する。この状態では、リベットおよび絶縁部材の立ち上げ部の先端面は、蓋体の外面に垂直になっている。この後、蓋体の上面に対して垂直面となった、リベット先端面と絶縁部材の立ち上げ部の先端面とを蓋体の外面に溶接する(例えば、特許文献1参照)。
本発明の一態様によると、蓄電装置の製造方法は、蓄電要素と、開口部を有し、前記蓄電要素に接続される集電板と、前記貫通孔に貫通される軸部を有する外部端子とを備えた蓄電装置の製造方法であって、前記外部端子の前記軸部を前記集電板の前記開口部に貫通して、前記軸部を前記集電板にかしめることと、前記軸部のかしめ部の外周と前記集電板の前記開口部の周縁部の接触部とを接合すること、とを有する。
以下、図1〜図8を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、扁平捲回形の二次電池の外観斜視図であり、図2は、図1に図示された二次電池の分解斜視図である。
二次電池100は、電池容器を形成する電池缶1および電池蓋6を備える。電池缶1は、扁平な箱型形状を有する角形二次電池であり、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面1bと、相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面1cと、底面1dを有し、その上方に開口部1aを有する。
電池缶1内には、捲回電極群3および電池蓋組立体106が収容され、電池缶1の開口部1aが電池蓋6によって封止されている。電池蓋6は略矩形の平板状であって、電池缶1の開口部1aを塞いで溶接され、外部に対し電池缶1を封止している。電池蓋6には、正極外部端子14と、負極外部端子12が設けられている。正極外部端子14、負極外部端子12は、バスバー(図示せず)を介して外部機器に接続される。正極外部端子14と負極外部端子12を介して捲回電極群3に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋6には、ガス排出弁10が一体的に設けられている。電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁10が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、扁平捲回形の二次電池100の安全性が確保される。電池蓋6には、注液孔9(図2参照)を封止する注液栓11が設けられている。
捲回電極群3は、負極電極32と正極電極34とを、両部材の間にセパレータ33、35を介して捲回して形成されている(図3参照)。捲回電極群3は、扁平な平坦部36と、平坦部36の捲回方向の両端に形成された断面半円形状の湾曲部37を有する。捲回電極群3は、捲回軸方向が電池缶1の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部37側から電池缶1内に挿入され、他方の湾曲部37側が、電池缶1の開口部1a側に配置される。
捲回電極群3の正極箔露出部34cは、正極集電板44を介して電池蓋6に設けられた正極外部端子14に電気的に接続されている。また、捲回電極群3の負極箔露出部32cは、負極集電板24を介して電池蓋6に設けられた負極外部端子12に電気的に接続されている。これにより、正極集電板44および負極集電板24を介して捲回電極群3から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板44および負極集電板24を介して捲回電極群3へ外部発電電力が供給され充電される。
各絶縁板7には、貫通孔17が設けられている。また、負・正極集電板24、44には、それぞれ、負・正極側集電板貫通孔25、45が設けられている。負・正極側貫通孔26、46と、各貫通孔17と、負・正極側集電板貫通孔25、45とは、それぞれ、負・正極外部端子12、14の負・正極外部端子軸部12a、14aが挿通される大きさに形成されている。
電池蓋6の外面側(図2、図5では上方側)に各ガスケット5を配置する。ガスケット5は、負・正極外部端子12、14を収容する収容部5aと、電池蓋6の負・正極側貫通孔26、46内に嵌入する貫通孔嵌入部5bとを有する(図6も参照)。貫通孔嵌入部5bを電池蓋6の負・正極側貫通孔26、46内に嵌入する。電池蓋6の内面側(図2、図5では下方側)に各々絶縁板を配置し、各絶縁板7の下方に、それぞれ、負・正極集電板24、44を配置する。各絶縁板7と負・正極集電板24、44とは、各絶縁板7の貫通孔17の軸心と、負・正極集電板24、44の負・正極側集電板貫通孔25、45の軸心とを、それぞれ、電池蓋6の負・正極側貫通孔26、46の軸心に一致するように位置決めする。この状態で、負極外部端子12の負極外部端子軸部12aを、ガスケット5の貫通孔5c、絶縁板7の貫通孔17および負極集電板24の負極側集電板貫通孔25に貫通して、後述する方法により負極外部端子12を電池蓋6に固定する。また、正極外部端子14の正極外部端子軸部14aを、ガスケット5、絶縁板7の貫通孔17および正極集電板44の正極側集電板貫通孔45に貫通して、後述する方法により正極外部端子14を電池蓋6に固定する。負極外部端子12と正極外部端子14の電池蓋6への固定は、どちらを先に行っても差し支えない。
負極集電板24は、負極集電板基部21と、負極側接続部22とを有している。負極側接続部22は、負極集電板基部21の側端で折曲されて、電池缶1の幅広側面1bに沿って底面1d側に向かって延出される。負極集電板24の負極側接続部22は、捲回電極群3の負極箔露出部32cに対向して重ね合わされた状態で接続される。負極集電板基部21には、上述したように、負極外部端子軸部12aが挿通される負極側集電板貫通孔25が形成されている。
なお、集電部の接合方法としては、抵抗溶接等の他の方法を適用しても良い。
捲回電極群3は、負極電極32と正極電極34とを間にセパレータ33、35を介して扁平状に捲回することによって構成されている。セパレータ35は、負極電極32の一面と正極電極34の他面との間に介在している。セパレータ33は、正極電極34の一面と負極電極32の他面との間に介在している。負極電極32の最外周部およびセパレータ33の最外周部が、捲回電極群3の最外周になるように捲回されている。従って、捲回電極群3は、外周側から順に、セパレータ33、負極電極32、セパレータ35、正極電極34、セパレータ33、負極電極32、セパレータ35、正極電極34……を繰り返して捲回されている。セパレータ33、35は、正極電極34と負極電極32との間を絶縁する役割を有している。
必要に応じて、捲回電極群3の最内周に軸芯を配置することも可能である。軸芯としては例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ33、35のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。
図6は、外部端子を集電板にかしめた状態を示す断面図であり、図7は、図6に続く工程を説明するための断面図であり、図8は、図7に続く工程を説明するための断面図である。
上述した通り、電池蓋組立体106を構成するには、ガスケット5の貫通孔嵌入部5bを電池蓋6の負・正極側貫通孔26、46内に嵌入する。そして、電池蓋6の外面側に負・正極外部端子12、14を配置し、電池蓋6の内面側に絶縁板7と負・正極集電板24、44の負・正極集電板基部21、41を配置する。そして、負・正極外部端子12、14の負・正極外部端子軸部12a、14aを、それぞれ、ガスケット5の貫通孔5c、絶縁板7の貫通孔5c、絶縁板7の貫通孔17および負・正極集電板24、44の負・正極集電板基部21、41に形成された負・正極側集電板貫通孔25、45を挿通する。
負極外部端子12の負極外部端子軸部12aを、ガスケット5の貫通孔5c、絶縁板7の貫通孔17および負極集電板基部21に形成された負極側集電板貫通孔25を挿通する。そして、負極外部端子12の負極外部端子出力部12cの下面を、ガスケット5の収容部5aの底部5dに当接させる。この状態で、負極外部端子軸部12aの下端部は、負極集電板基部21の下面21aの下方に突出する。このとき、負極外部端子軸部12aの下端部に設けられた凹部12eの底面12bは、負極集電板基部21の、負極外部端子出力部12cとは反対側の面である下面21aと、ほぼ同一の高さに位置している。
かしめはかしめ機のヘッドにより、負極外部端子12の負極外部端子軸部12aを押圧することにより行われる。かしめ機のヘッドにより、負極外部端子軸部12aの負極集電板基部21の下面21aより突出する部分を外側に押し広げることにより負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21がかしめられる。図6は負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21とが負極外部端子軸部12aのかしめ部12dでかしめられた状態を示している。かしめ機は、ヘッドが負極外部端子軸部12aの凹部12eの底面12bの位置まで下降可能なように設定する。それにより、負極外部端子軸部12aの負極集電板基部21の下面21aより突出する部分を外側に十分に押し広げることができる。
図8に図示されるように、再かしめを行った後でも、負極外部端子軸部12aのかしめ部12dの外周面31は、軸方向に対して傾斜しており、軸方向に直交するほどにまで屈曲されていない。つまり、負極外部端子軸部12aのかしめ部12dの外周面31と負極集電板基部21の下面21aとの間には隙間Sが形成されている。このように、接合部29の外面側に隙間Sが形成されているため、この隙間Sを介して、接合部29の接合状態を確認することができる。
(1)捲回電極群3と、正・負極集電板44、24と、電池容器と、正・負極外部端子14、12とを備え、正・負極外部端子14、12は、正・負極集電板44、24の正・負極集側貫通孔46、26に貫通された正・負極外部端子軸部14a、12aを有し、正・負極外部端子軸部14a、12aは、正・負極外部端子軸部14a、12aにかしめられたかしめ部14d、12dを有し、正・負極外部端子軸部14a、12aのかしめ部12dと正・負極集電板44、24の正・負極側集電板貫通孔45、25との接触部28に接合部29が設けられている。正・負極外部端子軸部14a、12aのかしめ部12dと正・負極集電板44、24の正・負極側集電板貫通孔45、25との接触部28を接合部29としたことで、正・負極外部端子軸部14a、12aと正・負極集電板44、24との接触抵抗が低減され、かつ、接合強度が大きい安定した高品質の接合を得ることができる。
図9は、本発明の第2の実施形態を示す断面図である。図9は、第1の実施形態の図6に相当する図であり、最初のかしめが完了した状態を示す。
第2の実施形態では、負極外部端子軸部12aの凹部12eの底面12bは、負極集電板基部21の下面21aより上方に位置している。換言すれば、負極外部端子軸部12aの凹部12eの底面12bの高さ位置は、負極集電板基部21の下面21aより、軸方向における負極集電板基部21の下面21の反対面側に引っ込んだ位置に配置されている。また、負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21の負極側集電板貫通孔25との寸法関係は、圧入寸法となっている。
第2の実施形態における他の構成は、第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第2の実施形態においても、図9に示す最初のかしめを行った後、第1の実施形態と同様、接触部28を接合し、この後、再かしめを行う。
また、負極外部端子軸部12aの凹部12eの底面12bが、負極集電板基部21の下面21aより上方に位置するため、負極外部端子軸部12aの凹部12eの周壁を、より、確実かつ容易に外方に押し広げることができる。これにより、負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21の負極側集電板貫通孔25の周縁部との接触をより確実とすることができる。
さらに、負極外部端子軸部12aは負極集電板基部21の負極側集電板貫通孔25に圧入されるので、接触部28における、負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21の負極側集電板貫通孔25の周縁部との接触はより確実となる。
図10は、本発明の第3の実施形態を示す断面図である。図9は、第1の実施形態の図8に相当する図である。
第3の実施形態では、負極外部端子軸部12aは、軸方向端部に凹部12eを有しておらず、軸方向の全長に亘り、中実なっている。
第3の実施形態においても、負極外部端子軸部12aと負極集電板基部21とのかしめは、かしめ機のヘッドを負極外部端子軸部12aの軸方向の端面に押し当てて、軸方向に押圧することにより行う。
第3の実施形態における他の構成は第1の実施形態と同様であり、対応する部材に同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、第3の実施形態では、負極外部端子軸部12aに凹部12eを形成しないので、負極外部端子軸部12aの構造が簡素となり、安価にすることができる。
3 捲回電極群(蓄電要素)
6 電池蓋(一側部)
12 負極外部端子
12a 負極外部端子軸部
12b 底面
12d かしめ部
12e 凹部
14 正極外部端子
14a 正極外部端子軸部
14b 底面
14d かしめ部
14e 凹部
21 負極集電板基部
21a 下面(一面)
24 負極集電板
25 負極側集電板貫通孔(開口部)
29 接合部
31 外周面
41 正極集電板基部
41a 下面(一面)
44 正極集電板
45 正極側集電板貫通孔(開口部)
100 二次電池(蓄電装置)
106 電池蓋組立体
Claims (8)
- 蓄電要素と、
開口部を有し、前記蓄電要素に接続される集電板と、
前記集電板および前記蓄電要素を収納する電池容器と、
前記電池容器の一側部に設けられ、前記集電板に接続される外部端子とを備え、
前記外部端子は前記集電板の前記開口部に貫通された軸部を有し、
前記軸部は、前記集電板にかしめられたかしめ部を有し、
前記軸部のかしめ部と前記集電板の前記開口部との接触部に接合部が設けられている、蓄電装置。 - 請求項1に記載の蓄電装置において、
前記軸部の前記かしめ部における前記接触部より端部側の外周面と前記集電板との間に隙間を有する、蓄電装置。 - 請求項1記載の蓄電装置において、
前記軸部の前記かしめ部の軸方向の端部に凹部が設けられている、蓄電装置。 - 請求項3に記載の蓄電装置において、
前記軸部の前記凹部の底面は、前記集電板における前記軸部が貫通した側の一面よりも、軸方向おける前記集電板の前記一面の反対面側に引っ込んだ位置に配置されている、蓄電装置。 - 請求項1に記載の蓄電装置において、
前記軸部の前記かしめ部は中実である、蓄電装置。 - 蓄電要素と、開口部を有し、前記蓄電要素に接続される集電板と、前記開口部に貫通される軸部を有する外部端子とを備えた蓄電装置の製造方法であって、
前記外部端子の前記軸部を前記集電板の前記開口部に貫通して、前記軸部を前記集電板にかしめることと、
前記軸部のかしめ部と、前記かしめ部と前記集電板の前記開口部との接触部とを接合すること、とを有する蓄電装置の製造方法。 - 請求項6に記載の蓄電装置の製造方法であって、
前記接合することの後に、再度、前記軸部をかしめることを有する蓄電装置の製造方法。 - 請求項6に記載の蓄電装置の製造方法であって、
前記軸部を前記集電板の前記開口部に貫通する際、前記軸部を前記集電板の前記開口部に圧入することを含む蓄電装置の製造方法。
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