JP7205719B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池に関する。 The present invention relates to batteries.
リチウムイオン二次電池等の電池は、パソコンや携帯端末等のポータブル電源、あるいはEV(電気自動車)、HV(ハイブリッド自動車)、PHV(プラグインハイブリッド自動車)等の車両駆動用電源として広く用いられている。例えば、特許文献1に開示されている二次電池は、溶接によりバスバー(接続部材)を固定することが可能な外部端子を有する。該電池の外部端子の溶接面と接続部との間の位置には、狭窄部が設けられている。狭窄部の幅は、外部端子の溶接部と接続部のいずれの最大幅よりも小さい。
Batteries such as lithium-ion secondary batteries are widely used as portable power sources for personal computers and mobile terminals, or as power sources for driving vehicles such as EVs (electric vehicles), HVs (hybrid vehicles), and PHVs (plug-in hybrid vehicles). there is For example, the secondary battery disclosed in
上記従来の電池において、外部端子の狭窄部は他の部分よりも狭いので、狭窄部の抵抗は高くなり易い。そのため、外部端子に電流が流れると、抵抗が高い狭窄部の近傍において温度が上昇し易くなる可能性がある。外部端子が過度に温度上昇すると、部材同士の隙間をシールしているシール部材のシール性が低下することも考えられる。一方で、狭窄部が設けられていない場合には、外部端子に外力が加わった場合に、外力が狭窄部によって吸収されない。その結果、外部端子に加わる外力によって、シール部材によるシール性が低下する可能性がある。 In the conventional battery described above, the constricted portion of the external terminal is narrower than the other portions, so the resistance of the constricted portion tends to be high. Therefore, when a current flows through the external terminal, there is a possibility that the temperature is likely to rise in the vicinity of the narrowed portion where the resistance is high. If the temperature of the external terminal rises excessively, it is conceivable that the sealing performance of the sealing member that seals the gap between the members may deteriorate. On the other hand, when the constricted portion is not provided, when an external force is applied to the external terminal, the external force is not absorbed by the constricted portion. As a result, the external force applied to the external terminals may degrade the sealing performance of the sealing member.
本発明の典型的な目的は、シール部材による隙間のシール性が低下することを適切に抑制することが可能な電池を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION A typical object of the present invention is to provide a battery capable of appropriately suppressing deterioration of sealing performance of a gap by a sealing member.
かかる目的を実現すべく、ここに開示される一態様の電池は、発電要素を収容するケースと、前記ケースの外側に配置され、バスバーが接続される外部端子と、前記ケースおよび前記外部端子の各々に形成された貫通孔に挿通される軸部と、前記ケースの外側でかしめられることで前記外部端子と接続されるかしめ部とを有し、前記ケースの内側で電極体と電気的に接続される内部端子と、前記ケースと前記外部端子との間に配置され、且つ、前記軸部の軸方向に突出して前記外部端子の外周の少なくとも一部を囲う囲い部を備える絶縁部材と、を備え、前記軸部の軸方向から見た場合に、前記バスバーが接続される位置と前記かしめ部とを結ぶ方向に交差する方向における前記外部端子の幅は、前記かしめ部が位置する第一領域の幅の方が、前記バスバーが接続される位置と前記第一領域との間の第二領域の幅よりも大きく、前記絶縁部材の前記囲い部が、前記外部端子の前記第一領域の周囲の少なくとも一部と接触することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the battery of one aspect disclosed herein includes a case that houses a power generation element, an external terminal that is arranged outside the case and connected to a bus bar, and a terminal that connects the case and the external terminal. It has a shaft part inserted through a through hole formed in each, and a crimped part connected to the external terminal by being crimped outside the case, and electrically connected to the electrode body inside the case. and an insulating member disposed between the case and the external terminal and including an enclosing portion that protrudes in the axial direction of the shaft portion and surrounds at least a portion of the outer periphery of the external terminal. When viewed from the axial direction of the shaft portion, the width of the external terminal in a direction intersecting the direction connecting the position where the bus bar is connected and the crimped portion is the first region where the crimped portion is located. is larger than the width of the second region between the position where the bus bar is connected and the first region, and the enclosing portion of the insulating member extends around the first region of the external terminal. characterized by being in contact with at least a portion of the
上記構成の電池における外部端子では、抵抗が高くなり易い狭窄部が設けられていない。従って、外部端子に電流が流れる際に発生するジュール熱の増加が抑制される。また、外部端子の第一領域の周囲の少なくとも一部が絶縁部材の囲い部と接触することで、外部端子から絶縁部材への伝熱経路が増加する。その結果、外部端子の温度上昇がさらに抑制される。また、外部端子に外力が加わった場合でも、第一領域と第二領域の境界に応力が集中する。従って、シール部材による隙間のシール性が外力によって低下することも抑制される。よって、シール部材による隙間のシール性が低下することが、適切に抑制される。 The external terminal of the battery having the above configuration is not provided with a constricted portion that tends to increase the resistance. Therefore, an increase in Joule heat generated when current flows through the external terminals is suppressed. At least a part of the periphery of the first region of the external terminal is in contact with the surrounding portion of the insulating member, thereby increasing the heat transfer path from the external terminal to the insulating member. As a result, the temperature rise of the external terminals is further suppressed. Moreover, even when an external force is applied to the external terminal, the stress concentrates on the boundary between the first region and the second region. Therefore, deterioration of the sealing performance of the gap by the sealing member due to external force is also suppressed. Therefore, deterioration of the sealing performance of the gap by the sealing member is appropriately suppressed.
以下、本開示における典型的な実施形態の1つについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚み等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 One typical embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Matters other than those specifically referred to in this specification that are necessary for implementation can be grasped as design matters for those skilled in the art based on the prior art in the relevant field. The present invention can be implemented based on the contents disclosed in this specification and common general technical knowledge in the field. In the drawings below, members and portions having the same function are denoted by the same reference numerals. Also, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect the actual dimensional relationships.
本明細書において、「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池(すなわち化学電池)の他、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(すなわち物理電池)を包含する。以下、電池の一種である扁平角形のリチウムイオン二次電池を例示して、本開示に係る電池について詳細に説明する。ただし、本開示に係る電池を、以下の実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。 As used herein, the term “battery” is a general term for power storage devices from which electrical energy can be extracted, and is a concept that includes primary batteries and secondary batteries. "Secondary battery" refers to a general electricity storage device that can be repeatedly charged and discharged, and in addition to so-called storage batteries (that is, chemical batteries) such as lithium ion secondary batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel cadmium batteries, electric double layer capacitors, etc. It contains a capacitor (ie a physical battery). Hereinafter, the battery according to the present disclosure will be described in detail by exemplifying a flat prismatic lithium-ion secondary battery, which is a type of battery. However, the batteries according to the present disclosure are not intended to be limited to those described in the following embodiments.
<電池の全体構成>
図1を参照して、本開示に係る電池1の全体構成について説明する。図1に例示する電池1はリチウムイオン二次電池であり、ケース2、電極体(発電要素に相当する)3、および電解液35を備える。ケース2は、電極体3および電解液35を内部に密閉した状態で収容する。本実施形態におけるケース2の形状は、扁平な角形である。ケース2は、一端に開口部を有する箱型の本体21と、該本体の開口部を塞ぐ板状の蓋部材22を備える。本体21と蓋部材22は、溶接等によって一体とされる。ケース2の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料等を用いることができる。一例として、本実施形態における電極体3には、長尺状の正極体、負極体、およびセパレータが重ね合わされて捲回された捲回電極体が用いられている。一例として、本実施形態における電解液35には、リチウム塩を含む非水電解液が用いられている。
<Overall configuration of the battery>
An overall configuration of a
蓋部材22の形状は、矩形板状である。蓋部材22の長手方向(図1における左右方向)の両端部には、一対の電極端子部材4(正極端子部材4Aおよび負極端子部材4B)が設けられている。詳細には、蓋部材22の長手方向の一端部(図1における左端部)には正極端子部材4Aが設けられており、他端部(図1における右端部)には負極端子部材4Bが設けられている。
The
正極端子部材4Aは、正極外部端子(図示せず)、正極内部端子7A、および正極集電端子8Aを備える。正極外部端子は、ケース2の外部に配置される。正極内部端子7Aは、ケース2の内部に配置される。また、正極内部端子7Aは、ケース2に設けられた第1貫通孔を通じて正極外部端子に接続される。正極集電端子8Aは、ケース2の内部において、電極体3の正極3Aと正極内部端子7Aに電気的に接続される。
The
負極端子部材4Bは、負極外部端子6B(図2参照)、負極内部端子7B、および負極集電端子8Bを備える。負極外部端子6Bは、ケース2の外部に配置される。負極内部端子7Bは、ケース2の内部に配置される。また、負極内部端子7Bは、ケース2に設けられた第1貫通孔23B(図2参照)を通じて負極外部端子6Bに接続される。負極集電端子8Bは、ケース2の内部において、電極体3の負極3Bと負極内部端子7Bに電気的に接続される。正極端子部材4Aおよび負極端子部材4Bを構成する各部材は、高い導電性を有する金属等によって適宜形成される。
The
<電極端子部材>
図2および図3を参照して、電池1における電極端子部材4(正極端子部材4Aおよび負極端子部材4B)の構成について詳細に説明する。なお、本実施形態における正極端子部材4Aと負極端子部材4Bの構造は、電池1の長手方向の中央を中心として略対称な構造に形成されている。従って、以下では負極端子部材4Bの構成について詳細な説明を行い、正極端子部材4Aの構成の説明は省略する。
<Electrode terminal member>
The structure of the electrode terminal member 4 (the positive
負極外部端子6Bは板状であり、貫通孔62Bを有する。ケース2(本実施形態では蓋部材22)と負極外部端子6Bとの間には、絶縁部材15Bが配置される。絶縁部材15Bは、絶縁性を有する材質によって形成されている。絶縁部材15Bは、平板部16Bと囲い部18Bを備える。平板部16Bには、貫通孔17Bが形成されている。囲い部18Bは、平板部16Bの端部から上方に(つまり、後述する軸部75Bの軸方向に)延びる。囲い部18Bは、負極外部端子6Bの外周の少なくとも一部(本実施形態では全周)を囲う。本実施形態では、絶縁部材15Bは、ケース2の蓋部材22の延伸方向(図1~図3における左右方向)に延びる。詳細には、絶縁部材15Bの囲い部18Bが延びる方向と、ケース2の蓋部材22の延伸方向は、平行である。従って、絶縁部材15Bにおいて、部分的に蓋部材22と本体21との境目に近い部分はない。よって、蓋部材22と本体21とを溶接等により接続する時に、絶縁部材15Bが熱等の影響を受ける可能性を低減できる。
The negative
ケース2(本実施形態では、ケース2の蓋部材22)には、負極内部端子7Bが挿通される貫通孔23Bが設けられている。負極内部端子7Bは、支持部71B、軸部75B、およびかしめ部76Bを備える。支持部71Bは、略板状の板面を有する。軸部75Bは柱状(本実施形態では円柱状)であり、支持部71Bの板面から垂直に(図2における上方に)延びる。軸部75Bの横断面は、支持部71Bの板面よりも小さい。軸部75Bは、ケース2における貫通孔23Bおよび負極外部端子6Bにおける貫通孔62Bに挿通される。かしめ部76Bは、軸部75Bの先端部(図2における上端部)がかしめられることで負極外部端子6Bと接続される。
The case 2 (in this embodiment, the
なお、負極内部端子7Bの材料の強度が負極外部端子6Bの材料の強度よりも高い場合、軸部75Bの先端部がかしめられることで、かしめ部76B(貫通孔62B)周辺の負極外部端子6Bの幅が押し広げられる。従って、一例として、略同じ幅で延びる負極外部端子6Bが用意され、軸部75Bの先端部がかしめられることで、かしめ部76B(貫通孔62B)周辺の負極外部端子6Bの幅が広げられてもよい。また、他の例として、かしめ部76B(貫通孔62B)周辺の負極外部端子6Bの幅が広い負極外部端子6Bが、予め用意されてもよい。
In addition, when the strength of the material of the negative electrode
負極内部端子7Bとケース2(本実施形態では蓋部材22)の内面25Bとの間には、シール部材9Bが配置される。シール部材9Bは、絶縁性を有する材質によって形成されている。シール部材9Bは、更に、弾性および耐電解液性を有する材質(例えば樹脂等)によって形成されていてもよい。シール部材9Bは、負極内部端子7Bとケース2の間を絶縁する。また、シール部材9Bは、負極内部端子7Bおよびケース2の内面25Bに密着することで、負極内部端子7Bとケース2の内面25Bとの間をシールする。なお、ケース2の内面25Bとは、ケース2の内側を向く面(図2における蓋部材22の下側の面)である。
A
シール部材9Bは、基部91B、貫通孔92B、および筒部93Bを備える。基部91Bは、略平板状に形成されている。なお、基部91Bは、負極内部端子7Bとケース2の内面の間で圧縮されることで、変形してもよい。貫通孔92Bは、基部91Bの略中央部を厚み方向(図2における上下方向)に貫通する。筒部93Bは、貫通孔92Bの周縁部からケース2の外方(図2における上方)へ向けて突出する筒状(本実施形態では円筒状)の部位である。筒部93Bは、蓋部材22に設けられた貫通孔23Bに嵌めこまれる。
The
なお、外部端子6(正極外部端子6Aおよび負極外部端子6B)には、バスバー10を配置することが可能である。例えば、バスバー10を介して複数の電池1を接続することによって、組電池を構成することもできる。外部端子6にバスバー10を接続する方法は適宜選択できる。例えば、バスバー10は、外部端子6に配置され、溶接により外部端子6に固定されてもよい。例えば、電極端子部材4にボルトが設けられ、バスバー10に貫通孔が設けられてもよい。この場合、バスバー10の貫通孔に電極端子部材4のボルトが挿通されて、バスバー10が外部端子6に配置されてもよい。バスバー10の貫通孔に挿通されたボルトにナットが締結されることで、バスバー10が外部端子6に固定されてもよい。
A
図3に示すように、負極内部端子7Bの軸部75B(図2参照)の軸方向(つまり、図2における上方)から見た場合に、負極外部端子6Bにおいてかしめ部76Bが位置する領域を第一領域R1とし、負極外部端子6Bにおいてバスバー10が接続される位置と第一領域R1との間の領域を第二領域R2とする。この場合に、負極外部端子6Bのうち、バスバー10が接続される位置とかしめ部76Bを結ぶ方向に交差する方向(つまり、図3における上下方向)の幅に着目する。本実施形態の負極外部端子6Bでは、第一領域R1の幅W1が、第二領域R2の幅W2よりも大きい。従って、負極外部端子6Bは、抵抗が高くなる可能性がある狭窄部を有しない。そのため、負極外部端子6Bに電流が流れた場合に、ジュール熱が発生し難い。よって、負極外部端子6Bの発熱を抑制することができる。また、負極外部端子6Bに外力が加わる場合(例えば、負極外部端子6Bにバスバー10を固定する場合等)に、第一領域R1と第二領域R2の境目に応力が集中する。これにより、該境目で負極外部端子6Bが変形することで、衝撃や振動を適切に吸収することができる。このように、負極外部端子6Bの発熱を低減しつつ、衝撃や振動を適切に吸収することで、シール部材9Bにかかる負荷を低減することができる。これにより、シール部材9Bのシール性の悪化を低減することができる。
As shown in FIG. 3, when viewed from the axial direction (that is, from above in FIG. 2) of the
絶縁部材15Bの囲い部18Bは、負極外部端子6Bの第一領域R1の周囲の少なくとも一部と接触する。本実施形態では、第一領域R1の幅方向の端部が、囲い部18Bと接触する。これにより、伝熱経路が増加する。従って、負極外部端子6Bのかしめ部76B周辺の発熱をさらに低減することができる。
The enclosing
上述の通り、正極端子部材4Aと負極端子部材4Bの構造は、電池1の長手方向の中央を中心として略対称な構造である。よって、正極端子部材4Aについても、負極端子部材4Bと同様の構造とすることで、負極端子部材4Bと同様の作用および効果を得られる。
As described above, the structures of the
上記実施形態で開示された技術は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で例示された技術を変更することも可能である。上述の通り、本実施形態では、絶縁部材15Bは、ケース2の蓋部材22の延伸方向に延びる。詳細には、絶縁部材15Bの囲い部18Bが延びる方向と、ケース2の蓋部材22の延伸方向は、平行である。しかしながら、絶縁部材15Bは、ケース2の蓋部材22の延伸方向に延びていなくてもよい。絶縁部材15Bの囲い部18Bが延びる方向と、ケース2の蓋部材22の延伸方向は、平行でなくてもよい。
The technology disclosed in the above embodiment is merely an example. Therefore, it is also possible to modify the techniques exemplified in the above embodiments. As described above, in this embodiment, the insulating
1 電池
2 ケース
3 電極体
4 電極端子部材
4A 正極端子部材
4B 負極端子部材
6B 負極外部端子
7B 負極内部端子
9B シール部材
10 バスバー
15B 絶縁部材
18B 囲い部
23B 貫通孔
62B 貫通孔
75B 軸部
76B かしめ部
R1 第一領域
R2 第二領域
1
Claims (2)
前記ケースの外側に配置され、バスバーが直接接続される外部端子と、
前記ケースおよび前記外部端子の各々に形成された貫通孔に挿通される軸部と、前記ケースの外側でかしめられることで前記外部端子と接続されるかしめ部とを有し、前記ケースの内側で電極体と電気的に接続される内部端子と、
前記ケースと前記外部端子との間に配置され、且つ、前記軸部の軸方向に突出して前記外部端子の外周の少なくとも一部を囲う囲い部を備える絶縁部材と、
を備え、
前記外部端子は、前記ケースに沿って延在する平板状であり、且つ、前記バスバーが直接接続される位置と前記かしめ部とを結ぶ第1方向において、
前記バスバーが直接接続される領域と、
前記かしめ部が位置する第一領域と、
前記バスバーが直接接続される領域と前記第一領域との間に設けられ、前記第1方向に沿って所定の幅で延びる第二領域と、
を有し、
前記軸部の軸方向から見た場合に、前記第1方向に交差する第2方向において、前記外部端子は、前記第一領域の幅が、前記第二領域の幅よりも大きく、
前記外部端子の前記第一領域は、前記第2方向の両端部が前記絶縁部材の前記囲い部と接触する一方、前記外部端子の前記バスバーが直接接続される領域は、前記第2方向の端部が前記絶縁部材の前記囲い部と離間されている、
電池。 a case housing the power generation element;
an external terminal arranged outside the case and directly connected to a bus bar;
and a crimped portion connected to the external terminal by being crimped outside the case. an internal terminal electrically connected to the electrode body;
an insulating member provided between the case and the external terminal, the insulating member including an enclosing portion that protrudes in the axial direction of the shaft portion and encloses at least a portion of the outer periphery of the external terminal;
with
The external terminal has a flat plate shape extending along the case, and in a first direction connecting a position where the bus bar is directly connected and the crimped portion,
a region to which the bus bar is directly connected;
a first region where the crimped portion is located;
a second region provided between the region to which the bus bar is directly connected and the first region and extending with a predetermined width along the first direction;
has
When viewed from the axial direction of the shaft portion, the width of the first region of the external terminal is greater than the width of the second region in a second direction that intersects with the first direction. big,
The first region of the external terminal has both ends in the second direction in contact with the enclosing portion of the insulating member, while the region of the external terminal to which the bus bar is directly connected has the end in the second direction. is spaced apart from the enclosing portion of the insulating member;
battery.
請求項1に記載の電池。A battery according to claim 1 .
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