WO2018097285A1 - 端子構造及びワッシャ - Google Patents

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washer
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fitting
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聖治 金光
智史 釘野
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日立化成株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a terminal structure and a washer.
  • FIG. 5 of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-77053 (Patent Document 1) and FIG. 7 of WO 2012/039423 (Patent Document 2) a nut that is screwed onto a lid member of a battery container and a terminal portion of a terminal member is shown.
  • An annular flange portion that is disposed between and electrically insulating between the lid member and the nut, and fitted into the terminal portion and fitted into the terminal through hole of the lid member, the terminal portion and the lid member
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery provided with an insulating member (washer) integrally provided with a cylindrical portion that electrically insulates the battery is disclosed.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-72145
  • Patent Document 3 there is a rotation prevention structure that prevents the terminal member from rotating by locking the pin member fixed to the lid member with the tab welded portion of the terminal member. It is disclosed.
  • the number of components can be reduced by providing an insulating member (washer) in which the flange portion and the cylindrical portion are integrated.
  • an insulating member washer
  • the number of parts increases as a result, and the tab of the terminal member is used for locking the pin member. It was necessary to enlarge the shape of the weld.
  • An object of the present invention is to provide a terminal structure that can prevent rotation of a terminal member without increasing the number of components and increasing the size of the terminal member.
  • Another object of the present invention is to provide a washer capable of preventing rotation of a member fitted with a washer applicable to a terminal structure.
  • the present invention relates to a lid member having a terminal through-hole, a washer integrally provided with a cylindrical portion fitted into the terminal through-hole of the lid member, and a terminal having a terminal portion fitted into the cylindrical portion of the washer.
  • a terminal structure in which a nut is screwed to a member and a terminal portion of the terminal member is an object of improvement.
  • the terminal through hole of the lid member and the cylindrical portion of the washer are fitted with a first detent fitting that prevents the washer from rotating about the terminal member with respect to the lid member by fitting.
  • a first fitting component that constitutes the combined structure is formed.
  • a second fitting component that constitutes a second detent fitting structure that prevents the terminal member from rotating with respect to the washer by fitting between the tubular portion of the washer and the terminal member. are formed respectively.
  • the first detent fitting structure prevents the washer from rotating relative to the lid member
  • the second detent fitting structure prevents the terminal member from rotating relative to the washer. To prevent.
  • the first detent fitting structure is formed by the first fitting components provided respectively in the terminal through hole of the lid member and the cylindrical portion of the washer
  • the second detent fitting structure Is formed by the second fitting components provided in the cylindrical part of the washer and the terminal member, respectively, so that the terminal member can be prevented from rotating without specially preparing parts.
  • the configuration of the first detent fitting structure is arbitrary, but the first fitting portion or the first fitted portion extending in the radial direction of the terminal through hole is provided on the inner peripheral portion of the terminal through hole.
  • a second fitted portion that is integrally formed as a first fitting component and is fitted to the outer peripheral portion of the tubular portion of the washer with the first fitted portion or the first fitted portion; It is preferable that the second fitting portion is integrally formed. If such a configuration is employed, the first detent fitting structure can be easily realized.
  • the configuration of the second detent fitting structure is arbitrary, but the third fitting portion or the third fitted portion extending in the radial direction of the terminal portion is fitted to the outer peripheral portion of the terminal member. It is integrally formed as a constituent part, and a fourth fitted part or a fourth part fitted to the third fitting part or the third fitted part on the inner peripheral part of the cylindrical part of the washer. It is preferable that the fitting portion is integrally formed.
  • an O-ring is fitted to the outside of the end portion of the tubular portion of the washer protruding from the terminal through hole of the lid member to the back side of the lid member.
  • the O-ring position can be regulated by the washer. Therefore, it is not necessary to use a separate part for regulating the O-ring position.
  • a part of the terminal member located on the back surface side of the lid member is integrally provided with an enlarged diameter portion that circumscribes the cylindrical portion of the washer.
  • the third fitted portion is formed as a contacted flat surface in the enlarged diameter portion of the terminal portion, and the fourth fitting portion of the washer tubular portion is in contact with the contacted flat surface.
  • the base portion in the case of a secondary battery, a tab welded portion
  • the base portion that is continuous with the enlarged diameter portion of the terminal member and expands outward in the radial direction is open toward the lid member side and the end portion of the tubular portion of the washer
  • the annular groove part into which an O-ring enters is formed. This annular groove also regulates the position of the O-ring, which contributes to a reduction in the number of parts.
  • the washer according to the present invention has a cylindrical portion having a through hole through which the terminal portion of the terminal member passes.
  • a first fitting component that prevents the washer from rotating is formed on the outer peripheral portion of the cylindrical portion, and a second that prevents the terminal member from rotating on the inner peripheral portion of the cylindrical portion. The fitting component is formed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a lithium ion secondary battery, cut along the longitudinal direction and partially omitted. It is a side view of the secondary battery before tightening a nut. It is a figure which shows the state which winds the electrode group used by this Embodiment.
  • A) is a plan view of the washer
  • B) is a side view of the washer
  • C) is a cross-sectional view taken along line AA of (A)
  • (D) is a cross-sectional view taken along line BB of (A).
  • (E) is a front view of the positive electrode terminal member
  • (F) is a sectional view taken along line BB of (G)
  • (G) is a plan view of the positive electrode terminal member. It is a disassembled perspective view which consists of a positive electrode terminal member, an O ring, a cover member, a washer, and a nut.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a lithium ion secondary battery, cut along the longitudinal direction and partially omitted.
  • FIG. 1 some of the constituent members of the lithium ion secondary battery are not shown.
  • the lithium ion secondary battery 1 includes a battery container body 3, a positive battery lid (also simply referred to as a lid member) 5, a negative battery lid 7, and a shaft 8 that is infiltrated with an electrolyte solution.
  • Electrode group 9 formed by winding the positive electrode and the negative electrode, positive electrode terminal member 11, negative electrode terminal member 13, washers 15 and 17 made of insulating members, nuts 19 and 21, and o-rings 23 and 25 It has.
  • a non-aqueous electrolyte (not shown) is injected into the container body 3. Accordingly, the electrode group 9 is infiltrated with the non-aqueous electrolyte.
  • FIG. 2 shows a side view of the secondary battery before tightening a nut to be described later.
  • the battery container body 3 has a cylindrical shape with both ends opened by a nickel-plated steel material. Openings at both ends of the battery container body 3 are respectively closed by the positive battery cover 5 and the negative battery cover 7.
  • the positive electrode side battery cover 5 and the negative electrode side battery cover 7 are provided with a gas discharge port 6, and terminal through holes 5 a and 7 a are respectively provided in the center thereof.
  • the gas discharge port 6 is closed by a cleaving safety valve (not shown) as in the safety valve structure disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-273650, and the cleaving safety valve is held by a valve retainer ring.
  • the safety valve When the pressure in the battery container body exceeds a certain level due to the generation of gas in the battery container body, the safety valve is in a cleaved state and releases the generated gas.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the electrode group 9 used in the present embodiment is wound.
  • the electrode group 9 is configured by winding a belt-like positive electrode 91 and a belt-like negative electrode 92 in a spiral shape with a hollow cylindrical shaft core 8 as a center through a separator 93.
  • the positive electrode 91 of the present embodiment has a configuration in which a positive electrode active material containing lithium manganate, which is a lithium transition metal double oxide, is applied almost uniformly on both surfaces of an aluminum foil serving as a positive electrode current collector plate. On one side in the longitudinal direction of the aluminum foil, an uncoated portion 94 that is not coated with the positive electrode mixture is formed. The uncoated portion 94 is cut out in a comb-like shape, and a positive electrode tab 95 is formed by the remaining portion cut out.
  • the negative electrode 92 has a configuration in which a negative electrode mixture containing carbon powder capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material is applied almost uniformly on both surfaces of a rolled copper foil as a negative electrode current collector.
  • the negative electrode active material is applied to the negative electrode plate so that the entire positive electrode active material of the positive electrode 91 faces the negative electrode active material through the separator when the electrode group is wound. Therefore, the length of the negative electrode active material in the axial direction is longer than that of the positive electrode active material.
  • an uncoated portion 96 that is not coated with the negative electrode mixture is formed on one side in the longitudinal direction of the copper foil.
  • the uncoated part is cut out in a comb-like shape, and a negative electrode tab 97 is formed by the remaining part cut out.
  • the negative electrode tab 97 is formed on the side opposite to the side on which the positive electrode tab 95 is formed.
  • a plurality of positive electrode tabs 95 are located on the positive electrode side battery lid 5 side, and a plurality of negative electrode tabs 97 are located on the negative electrode side battery lid 7 side.
  • the separator 93 is formed of a polyethylene porous material through which lithium ions can pass.
  • the separator 93 prevents the positive electrode 91 and the negative electrode 92 from contacting each other.
  • the shaft core 8 is formed in a hollow cylindrical shape from polypropylene resin. At both ends of the inner peripheral surface of the shaft core 8 in the axial direction, fitted portions 81 and 82 that open in the axial direction are provided. Note that the detailed configuration of the positive electrode 91, the negative electrode 92, and the separator 93 is not related to the gist of the present invention, and thus the description thereof is omitted.
  • Washers 15 and 17 are fitted in the terminal through holes 5 a and 7 a of the positive battery cover 5 and the negative battery cover 7. Washers 15 and 17 are disposed between the lid members 5 and 7 and the nuts 19 and 21.
  • Washers 15 and 17 are integrally provided with annular flange portions 15a and 17a and cylindrical portions 15b and 17b.
  • the flange portions 15a and 17a electrically insulate between the lid members 5 and 7 and the nuts 19 and 21, and the cylindrical portions 15b and 17b are fitted to the terminal portions 11c and 13c and the terminal through holes 5a and 7a is fitted to electrically insulate between the terminal portions 11c and 13c and the lid members 5 and 7.
  • the washer 15 (17) is an insulating member formed of a resin material or rubber material having electrical insulation properties and electrolytic solution resistance.
  • the positive electrode terminal member 11 and the negative electrode terminal member 13 of this embodiment are provided with shaft core fitting portions 11a and 13a, tab weld portions 11b and 13b to which tabs are welded, and terminal portions 11c and 13c with screws. Yes.
  • the screwed terminal portions 11c and 13c extend through the terminal through holes 5a and 7a formed in the lid members 5 and 7 so as to extend in a direction opposite to the extending direction of the shaft core fitting portions 11a and 13a.
  • the nuts 19 and 21 are screwed into the screw portions of the terminal portions 11c and 13c with screws. Further, the O-rings 23 and 25 are formed of a rubber material and compressed between the annular grooves 11f and 13f of the tab welded portions 11b and 13b (base portions of the terminal members) and the lid members 5 and 7. It is arranged with.
  • First detent fitting structure and second detent fitting structure In the present embodiment, the terminal through holes 5a and 7a of the lid members 5 and 7 and the cylindrical portions 15b and 17b of the washers 15 and 17 are connected to the terminal portions 11c and 17 with respect to the lid members 5 and 7.
  • First fitting components (5b, 15c) which will be described later are formed to constitute a first detent fitting structure that prevents the rotation around 13c by fitting. Further, a second portion that prevents the terminal portions 11c and 13c from rotating with respect to the washers 15 and 17 is fitted between the cylindrical portions 15b and 17b of the washers 15 and 17 and the terminal members 11 and 13.
  • Second fitting components 11e, 15d
  • FIGS. 4A is a plan view of the washer 15
  • FIG. 4B is a side view of the washer 15
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4A
  • FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5 (E) is a front view of the positive electrode terminal member 11, FIG.
  • FIG. 5 (F) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5 (G), and FIG. 5 (G) is a plan view of the positive electrode terminal member 11. Yes.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the positive electrode terminal member 11, the O-ring 23, the lid member 5, the washer 15, and the nut 19.
  • first fitting components constituting the first detent fitting structure that prevents the washer 15 from rotating around the terminal member 11 with respect to the lid member 5 by fitting will be described.
  • a convex portion (first fitting portion) 5 b extending radially inward of the terminal through-hole 5 a is provided on the inner side of the terminal through-hole 5 a of the lid member 5.
  • a groove (first fitted portion) 15c that fits with the convex portion (first fitting portion) 5b is provided on the outer peripheral portion of the cylindrical portion 15b of the washer 15 in the first fitting on the washer 15 side. It is formed as a component.
  • the groove 15c is opened in a direction toward the radially outer side of the cylindrical portion 15b and in a direction away from the flange portion 15a.
  • channel 15c is similar to the outline shape of the convex part 5b.
  • the shape of the convex portion 5b and the groove 15c may be any shape as long as the convex portion 5b can be fitted into the groove 15c with almost no gap, and is limited to the shape of the present embodiment. is not.
  • a first fitted portion (groove) extending outward in the radial direction of the terminal through hole 5a is integrally formed as a first fitting component on the inner peripheral portion of the terminal through hole.
  • a second fitting portion (convex portion) that fits with the first fitted portion may be integrally formed on the outer peripheral portion of the cylindrical portion 15b of the washer 15. is there.
  • the third fitted portion (11e) extending in the direction orthogonal to the radial direction of the terminal member 11 is provided on the outer peripheral portion of the terminal member 11 as the second fitting component on the terminal member 11 side. It is integrally formed.
  • a fourth fitting portion (15d) that fits with the third fitted portion (11e) is provided on the inner peripheral portion of the cylindrical portion 15b of the washer 15 as a second fitting component on the washer 15 side. It is integrally formed.
  • an enlarged diameter portion 11d that circumscribes the tubular portion 15b of the washer 15 is integrally provided at a base portion that is continuous with the tab weld portion 11b of the terminal portion 11c. And it forms in the enlarged diameter part 11d of the terminal part 11c as the to-be-contacted plane 11e which comprises a 3rd to-be-fitted part.
  • the contacted flat surface 11e constituting the second fitted portion constitutes a second fitting component on the terminal member 11 side.
  • a protruding portion 15d that protrudes radially inward is formed as a fourth fitting portion (second fitting component on the washer 15 side) on the inner peripheral portion of the cylindrical portion 15b of the washer 15.
  • the end surface 15 f of the protruding portion 15 d constitutes a contact plane that contacts the contacted plane 11 e of the terminal member 11. Employing such surface contact can prevent the strength of the third fitted portion (11e) and the fourth fitted portion (15f) from decreasing.
  • a third fitting portion (projecting portion) extending outward in the radial direction of the terminal portion is integrally formed as a second fitting component portion on the outer peripheral portion of the terminal portion 11c.
  • a fourth fitted portion for example, a groove portion into which the protruding portion fits
  • the third fitting portion (projecting portion) is integrally formed on the inner peripheral portion of the cylindrical portion 15b of the washer 15. It may be formed.
  • annular groove parts 11f and 13f are formed in the tab weld parts 11b and 13b.
  • the annular grooves 11f and 13f are opened toward the lid members 5 and 7, and annular grooves 11f and 13f into which the end portions 15g and 17g of the cylindrical portions 15b and 17b and the O-rings 23 and 25 enter are formed. ing. Since the annular grooves 11f and 13f also regulate the positions of the O-rings 23 and 25, it contributes to a reduction in the number of parts.
  • the first detent fitting structure (5b, 15c) prevents the washer (15, 17) from rotating relative to the lid member 5, and the second detent fitting The structure (11e, 15d) can prevent the terminal member (11, 13) from rotating with respect to the washer (15, 17). As a result, the terminal member (11, 13) can be prevented from rotating without increasing the number of parts.
  • the terminal structure of the present invention is applied to a lithium ion secondary battery, but the type of the secondary battery is not limited to this embodiment.
  • the positive electrode terminal member and the negative electrode terminal member are arranged at both ends in the longitudinal direction of the battery container body, but only the terminal member of one polarity is used as the structure of the present invention, and the terminal of the other polarity is used.
  • the present invention can also be applied to the container body itself.
  • a metal cylindrical battery case main body having an opening at at least one end side, and a metal lid member having a terminal through hole at the center and closing the opening of the battery case main body.
  • a battery container, One polarity electrode with a tab and the other polarity electrode are wound around a cylindrical shaft core via a separator, and a wound electrode group housed in the battery container;
  • An electrolyte injected into the battery container;
  • An axial core fitting portion that is disposed on one end side in the axial direction of the axial core and is fitted to the one end of the axial core, a tab weld portion to which the tab is welded, and the axial core fitting portion extend.
  • a terminal member of one polarity provided with a screwed terminal portion extending in the opposite direction to the direction and penetrating through the terminal through hole formed in the lid member;
  • a nut screwed into the terminal portion of the terminal member;
  • An annular flange portion disposed between the lid member and the nut to electrically insulate between the lid member and the nut, and fitted into the terminal portion and fitted into the terminal through hole.
  • a washer integrally including a cylindrical portion that electrically insulates between the terminal member and the lid member, and an O-ring compressed between the tab welded portion and the lid member.
  • Secondary battery A first detent fit that prevents the washer from rotating about the terminal portion with respect to the lid member by fitting to the terminal through hole of the lid member and the cylindrical portion of the washer.
  • a first fitting component that forms the combined structure is formed,
  • the first detent fitting structure prevents the washer from rotating relative to the lid member
  • the second detent fitting structure prevents the terminal member from rotating relative to the washer.
  • the first detent fitting structure is formed by the first fitting components provided respectively in the terminal through hole of the lid member and the cylindrical portion of the washer
  • the second detent fitting structure Is formed by the second fitting components provided in the cylindrical part and the terminal part of the washer, respectively, so that the terminal member can be prevented from rotating without specially preparing parts.

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Abstract

ワッシャを用いてしかも部品点数を増やすことなく、しかも端子部材を大型化することなく、端子部材の回り止めを実現することができる端子構造を提供することにある。第1の回り止め嵌合構造5b,15cにより蓋部材5に対してワッシャ15,17が回動することを阻止する。第2の回り止め嵌合構造11e,15fによりワッシャ15,17に対して端子部材11,13が回動することを阻止する。特別に部品を準備することなく、端子部材11,13の回り止めを実現する。

Description

端子構造及びワッシャ
 本発明は、端子構造及びワッシャに関するものである。
 特開2000-77053号公報(特許文献1)の図5及びWO2012/039423号公報(特許文献2)の図7には、電池容器の蓋部材と端子部材の端子部に螺合されるナットとの間に配置されて蓋部材とナットとの間を電気的に絶縁する環状のフランジ部と、端子部に嵌合され且つ蓋部材の端子貫通孔に嵌合されて、端子部と蓋部材との間を電気的に絶縁する筒状部とを一体に備えた絶縁部材(ワッシャ)を備えたリチウムイオン電池等の非水電解液二次電池が開示されている。しかしながらこれらの公報には、絶縁部材及び端子部材の回り止めについては記載されていない。特開2014-72145号公報(特許文献3)の図1には、蓋部材に固定されたピン部材を端子部材のタブ溶接部と係止して端子部材が回ることを防止する回り止め構造が開示されている。
特開2000-77053号公報 WO2012/039423号公報 特開2014-72145号公報
 特許文献1及び2に示された二次電池のように、フランジ部と筒状部とが一体化された絶縁部材(ワッシャ)を設けると部品点数を少なくすることができる。しかしながら一体化され絶縁部材を用いても、特許文献3に記載のような回り止め構造を用いると結果的に部品点数が増加することになる上、ピン部材の係止のために端子部材のタブ溶接部の形状を大きくする必要があった。
 本発明の目的は、部品点数の増加、端子部材の大型化をせずに、端子部材の回り止めを実現することができる端子構造を提供することにある。
 本発明の他の目的は、端子構造に適用可能なワッシャと嵌合する部材の回転を防止できるワッシャを提供することにある。
 本発明は、端子貫通孔を有する蓋部材と、蓋部材の端子貫通孔に嵌合される筒状部を一体に備えたワッシャと、ワッシャの筒状部に嵌合された端子部を有する端子部材と、端子部材の端子部にナットが螺合されてなる端子構造を改良の対象とする。
 本発明の端子構造では、蓋部材の端子貫通孔とワッシャの筒状部には、ワッシャが蓋部材に対して端子部材を中心として回動することを嵌合により阻止する第1の回り止め嵌合構造を構成する第1の嵌合構成部がそれぞれ形成されている。またワッシャの筒状部と端子部材との間には、ワッシャに対して端子部材が回動することを嵌合により阻止する第2の回り止め嵌合構造を構成する第2の嵌合構成部がそれぞれ形成されている。本発明によれば、第1の回り止め嵌合構造により蓋部材に対してワッシャが回動することを阻止し、第2の回り止め嵌合構造によりワッシャに対して端子部材が回動することを阻止する。特に、本発明では、第1の回り止め嵌合構造を蓋部材の端子貫通孔とワッシャの筒状部にそれぞれ設けた第1の嵌合構成部により形成し、第2の回り止め嵌合構造をワッシャの筒状部と端子部材とにそれぞれ設けた第2の嵌合構成部により形成したので、特別に部品を準備することなく、端子部材の回り止めを実現することができる。
 第1の回り止め嵌合構造の構成は任意であるが、端子貫通孔の内周部に、端子貫通孔の径方向に延びる第1の嵌合部または第1の被嵌合部が前記第1の嵌合構成部として一体に形成されており、ワッシャの筒状部の外周部に、第1の嵌合部または第1の被嵌合部と嵌合する第2の被嵌合部または第2の嵌合部が一体に形成されているのが好ましい。このような構成を採用すると、簡単に第1の回り止め嵌合構造を実現できる。
 第2の回り止め嵌合構造の構成は任意であるが、端子部材の外周部に、端子部の径方向に延びる第3の嵌合部または第3の被嵌合部が第2の嵌合構成部として一体に形成されており、ワッシャの筒状部の内周部に、第3の嵌合部または第3の被嵌合部と嵌合する第4の被嵌合部または第4の嵌合部が一体に形成されているのが好ましい。このような構成を採用すると、簡単に第2の回り止め嵌合構造を実現できる。
 また蓋部材の端子貫通孔から蓋部材の裏側に突出するワッシャの筒状部の端部部分の外側にオーリングが嵌合されているのが好ましい。この構造では、ワッシャにより、オーリングの位置の規制を図ることができる。したがってオーリングの位置の規制に別部品を用いる必要性がなくなる。
 さらに蓋部材の前記裏面側に位置する端子部材の一部には、ワッシャの筒状部が外接する拡径部が一体に設けられているのが好ましい。筒状部が基部の拡径部に外接することにより、
 この場合、端子部の拡径部に第3の被嵌合部が被接触平面として形成されており、ワッシャの筒状部の第4の嵌合部には、被接触平面と接触する接触平面を備えているのが好ましい。この構成を採用すると、第3の被嵌合部及び第4の嵌合部の強度の低下を防止できる。
 また端子部材の拡径部と連続し且つ径方向外側に拡がる基部(二次電池の場合にはタブ溶接部)には、蓋部材側に向かって開口し且つワッシャの筒状部の端部部分及びオーリングが入る環状の溝部が形成されているのが好ましい。この環状の溝部も、オーリングの位置を規制するので、部品点数の削減に寄与する。
 電池容器の両端に正極端子部材と負極端子部材が配置される二次電池に本発明が適用される場合には、正極端子部材と負極端子部材の両方に対して、上記と同じ構成を採用できるのは勿論である。
本発明のワッシャは、端子部材の端子部が貫通する貫通孔を備えた筒状部を有する。そしてワッシャには、筒状部の外周部にワッシャの回動を阻止する第1の嵌合構成部が形成されており、筒状部の内周部に端子部材の回動を阻止する第2の嵌合構成部が形成されている。
本発明をリチウムイオン二次電池に適用した一実施の形態をその長手方向に沿って切断し且つ一部を省略して示した断面図である。 ナットを締め付ける前の二次電池の側面図である。 本実施の形態で用いる電極群を捲回する状態を示す図である。 (A)はワッシャの平面図、(B)はワッシャの側面図、(C)は(A)のA-A線断面図、(D)は(A)のB-B線断面図である。 (E)は正極端子部材の正面図、(F)は(G)のB-B線断面図、(G)は正極端子部材の平面図である。 正極端子部材,オーリング,蓋部材,ワッシャ,ナットからなる分解斜視図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明をリチウムイオン二次電池に適用した一実施の形態をその長手方向に沿って切断し且つ一部を省略して示した断面図である。なお図1においては、リチウムイオン二次電池の構成部材の一部の図示を省略してある。
 〈リチウムイオン二次電池の全体構成〉
 本実施の形態のリチウムイオン二次電池1は、電池容器本体3と、正極側電池蓋(単に蓋部材ともいう)5と、負極側電池蓋7と、電解液に浸潤されて軸芯8に正極電極と負極電極とが捲回されてなる電極群9と、正極端子部材11と、負極端子部材13と、絶縁部材からなるワッシャ15及び17と、ナット19及び21と、オーリング23及び25を備えている。容器本体3内には、非水電解液(図示せず)が注入されている。従って、電極群9には、非水電解液が浸潤している。なお、図1においては理解を容易にするため、リチウムイオン電池の一部の寸法を誇張して示している。また図2は、後述するナットを締め付ける前の二次電池の側面図を示している。
 電池容器本体3は、ニッケルメッキが施されたスチール材料により両端が開口した円筒形状を有している。電池容器本体3の両端の開口部は、正極側電池蓋5及び負極側電池蓋7とによりそれぞれ塞がれている。正極側電池蓋5及び負極側電池蓋7は、ガス排出口6を備えており、その中央部には、端子貫通孔5a及び7aがそれぞれ設けられている。ガス排出口6は、例えば特開平11-273650号公報に示される安全弁構造と同様に、図示しない開裂形安全弁により塞がれており、開裂形安全弁は弁押え環により保持されている。安全弁は、電池容器本体内でガスが発生することにより、電池容器本体内の圧力が一定以上となると、開裂状態となって発生したガスを放出する。端子貫通孔5a及び7aには、後述する正極端子部材11の端子部11c及び負極端子部材13の端子部13cが貫通している。
 図3は、本実施の形態で用いる電極群9を捲回する状態を示す図である。電極群9は、帯状の正極電極91と帯状の負極電極92とを、セパレータ93を介して中空円筒状の軸芯8を中心として断面渦巻き状に捲回することにより構成されている。本実施の形態の正極電極91は、正極集電板としてのアルミニウム箔の両面に、リチウム遷移金属複酸化物であるマンガン酸リチウムを含む正極活物質を略均質に塗布した構成となっている。アルミニウム箔の長手方向の一方の辺側には、正極合剤が塗装されていない未塗着部94が形成されている。未塗着部94は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、正極タブ95が形成されている。
 負極電極92は、負極集電板としての圧延銅箔の両面に、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素粉末を含む負極合剤を略均質に塗布した構成となっている。負極活物質は、電極群を捲回したときに正極電極91の正極活物質の全体がセパレータを介して負極活物質と対向するように、負極版に塗布されている。そのため、負極活物質の軸方向の長さは、正極活物質の軸方向よりも長く形成されている。銅箔の長手方向の一方の辺側には、負極合剤が塗装されていない未塗着部96が形成されている。未塗着部は、櫛歯状に切り欠かれており、切り欠かれた残部により、負極タブ97が形成されている。負極タブ97は、正極タブ95が形成された辺側と対向する辺側に形成される。正極側電池蓋5側に複数の正極タブ95が位置し、負極側電池蓋7側に複数の負極タブ97が位置している。
 セパレータ93は、リチウムイオンが通過可能なポリエチレン製の多孔質材により形成されている。セパレータ93は、正極電極91及び負極電極92が互いに接触することを防止する。軸芯8はポリプロピレン樹脂により中空円筒状に形成されている。軸芯8の内周面の軸線方向の両端部には、軸線方向に開口する被嵌合部81及び82がそれぞれ設けられている。なお、正極電極91、負極電極92及びセパレータ93の詳細な構成については、本発明の要旨とは関係しないので、説明を省略する。
 (ワッシャ)
 本実施形態で用いるワッシャ15及び17について説明する。正極側電池蓋5及び負極側電池蓋7の端子貫通孔5a及び7aには、ワッシャ15及び17が嵌合されている。ワッシャ15及び17は、蓋部材5及び7とナット19及び21との間に配置されている。
 ワッシャ15及び17は、環状のフランジ部15a及び17aと、筒状部15b及び17bとを一体に備えている。フランジ部15a及び17aは、蓋部材5及び7とナット19及び21との間を電気的に絶縁し、筒状部15b及び17bは、端子部11c及び13cに嵌合され且つ端子貫通孔5a及び7aに嵌合されて、端子部11c及び13cと蓋部材5及び7との間を電気的に絶縁する。ワッシャ15(17)は、電気絶縁性と耐電解液性とを有する樹脂材料又はゴム材料により成形された絶縁部材である。
 〈正極端子部材及び負極端子部材〉
 本実施形態の正極端子部材11及び負極端子部材13は、軸芯嵌合部11a及び13aと、タブが溶接されるタブ溶接部11b及び13bと、ネジ付きの端子部11c及び13cとを備えている。ネジ付きの端子部11c及び13cは、軸芯嵌合部11a及び13aが延びる方向とは反対側に延びて蓋部材5及び7に形成された端子貫通孔5a及び7aに貫通されている。
 ナット19及び21は、ネジ付きの端子部11c及び13cのネジ部に螺合される。また、オーリング23及び25は、ゴム材料によって成形されて、タブ溶接部11b及び13b(端子部材の基部)の環状の溝部11f及び溝部13fと蓋部材5及び7との間で圧縮された状態で配置される。
 〈第1の回り止め嵌合構造及び第2の回り止め嵌合構造〉
 本実施の形態では、蓋部材5及び7の端子貫通孔5a及び7aとワッシャ15及び17の筒状部15b及び17bには、ワッシャ15及び17が蓋部材5及び7に対して端子部11c及び13cを中心として回動することを嵌合により阻止する第1の回り止め嵌合構造を構成する後に説明する第1の嵌合構成部(5b,15c)がそれぞれ形成されている。またワッシャ15及び17の筒状部15b及び17bと端子部材11及び13との間には、ワッシャ15及び17に対して端子部11c及び13cが回動することを嵌合により阻止する第2の回り止め嵌合構造を構成する後に説明する第2の嵌合構成部(11e,15d)がそれぞれ形成されている。
 次に第1の回り止め嵌合構造を構成する2つの第1の嵌合構成部(5b,15c)及び第2の回り止め嵌合構造を構成する2つの第2の嵌合構成部(11e,15d)について説明する。なお負極側の端子嵌合構造は、正極側の端子嵌合構造と同じであるため、代表して正極側の端子嵌合構造について説明する。説明のために、図4乃至図6を参照する。図4(A)はワッシャ15の平面図を示しており、図4(B)はワッシャ15の側面図を示しており、図4(C)は図4(A)のA-A線断面図を示しており、図4(D)は図4(A)のB-B線断面図を示している。また図5(E)は正極端子部材11の正面図、図5(F)は図5(G)のB-B線断面図、図5(G)は正極端子部材11の平面図を示している。さらに図6には、正極端子部材11,オーリング23,蓋部材5,ワッシャ15,ナット19の分解斜視図を示してある。
 〈第1の回り止め嵌合構造〉
 ワッシャ15が蓋部材5に対して端子部材11を中心として回動することを嵌合により阻止する第1の回り止め嵌合構造を構成する2つの第1の嵌合構成部について説明する。図1及び図6に示すように、蓋部材5の端子貫通孔5aの内周部に、端子貫通孔5aの径方向内側に延びる凸部(第1の嵌合部)5bが蓋部材5側の第1の嵌合構成部として一体に形成されている。そしてワッシャ15の筒状部15bの外周部には、凸部(第1の嵌合部)5bと嵌合する溝(第1の被嵌合部)15cがワッシャ15側の第1の嵌合構成部として形成されている。溝15cは、筒状部15bの径方向外側に向かう方向とフランジ部15aから離れる方向に向かって開口している。そして溝15cの横断面形状は、凸部5bの輪郭形状と相似形になっている。なお凸部5b及び溝15cの形状は、凸部5bが溝15cに殆ど隙間無く嵌合できるものであれば、どのような形状であってもよく、本実施の形態の形状に限定されるものではない。本実施の形態とは逆に、端子貫通孔の内周部に、端子貫通孔5aの径方向外側に延びる第1の被嵌合部(溝)が第1の嵌合構成部として一体に形成されており、ワッシャ15の筒状部15bの外周部に、第1の被嵌合部と嵌合する第2の嵌合部(凸部)が一体に形成されていてもよいのは勿論である。
 (第2の回り止め嵌合構造)
 次にワッシャ15に対して端子部材11が回動することを嵌合により阻止する第2の回り止め嵌合構造を構成する2つの第2の嵌合構成部について説明する。本実施の形態では、端子部材11の外周部に、端子部材11の径方向と直交する方向に延びる第3の被嵌合部(11e)が端子部材11側の第2の嵌合構成部として一体に形成されている。またワッシャ15の筒状部15bの内周部に、第3の被嵌合部(11e)と嵌合する第4の嵌合部(15d)がワッシャ15側の第2の嵌合構成部として一体に形成されている。具体的には、端子部11cのタブ溶接部11bに連続する基部には、ワッシャ15の筒状部15bが外接する拡径部11dが一体に設けられている。そして端子部11cの拡径部11dに、第3の被嵌合部を構成する被接触平面11eとして形成されている。この例では、第2の被嵌合部を構成する被接触平面11eは、端子部材11側の第2の嵌合構成部を構成している。そしてワッシャ15の筒状部15bの内周部には、径方向内側に突出する突出部15dが第4の嵌合部(ワッシャ15側の第2の嵌合構成部)として形成されている。突出部15dの端面15fが、端子部材11の被接触平面11eと接触する接触平面を構成している。このような面接触を採用すると、第3の被嵌合部(11e)及び第4の嵌合部(15f)の強度の低下を防止できる。なお本実施の形態とは逆に、端子部11cの外周部に、端子部の径方向に外側に延びる第3の嵌合部(突出部)を第2の嵌合構成部として一体に形成してもよく、またワッシャ15の筒状部15bの内周部に、第3の嵌合部(突出部)と嵌合する第4の被嵌合部(例えば突出部が嵌る溝部)を一体に形成してもよい。
 図1を参照して、本実施の形態では、ワッシャ15及び17の筒状部15b及び17bの端子貫通孔5a及び7aからタブ溶接部11b及び13b側に突出する端部部分15g及び17gの外側にオーリング23及び25が嵌合されている。この構造では、ワッシャ15及び17により、オーリング23及び25の位置の規制を図ることができる。したがってオーリング23及び25の位置の規制に別部品を用いる必要性がなくなる。
 そしてタブ溶接部11b及び13bには、環状の溝部11f及び13fが形成されている。環状の溝部11f及び13fは、蓋部材5及び7側に向かって開口し且つ筒状部15b及び17bの端部部分15g及び17g及びオーリング23及び25が入る環状の溝部11f及び13fが形成されている。この環状の溝部11f及び13fも、オーリング23及び25の位置を規制するので、部品点数の削減に寄与する。
 本実施の形態によれば、第1の回り止め嵌合構造(5b,15c)により蓋部材5に対してワッシャ(15,17)が回動することを阻止し、第2の回り止め嵌合構造(11e,15d)によりワッシャ(15,17)に対して端子部材(11,13)が回動することを阻止することができる。その結果、部品点数を増やすことなく、端子部材(11,13)の回り止めを実現することができる。
 上記実施の形態では、リチウムイオン二次電池に本発明の端子構造を適用したが、二次電池の種類は本実施の形態に限定されるものではない。また本実施の形態では、電池容器本体の長手方向の両端に正極端子部材及び負極端子部材が配置されているが、一方の極性の端子部材だけを本発明の構造として、他方の極性の端子を容器本体自身とする場合にも、本発明を適用できるのは勿論である。
 <二次電池の構成>
 以下本願明細書に記載の二次電池の構成要件を列挙する。
 (1)少なくとも一端側に開口部を有する金属製の筒状の電池容器本体、及び中心部に端子貫通孔を有して前記電池容器本体の前記開口部を塞ぐ金属製の蓋部材を備えてなる電池容器と、
 タブを備えた一方の極性の電極と他方の極性の電極とが、セパレータを介して筒状の軸芯に捲回されて構成され、前記電池容器内に収納された捲回型電極群と、
 前記電池容器内に注入された電解液と、
 前記軸芯の軸線方向の一端側に配置され、前記軸芯の前記一端に嵌合される軸芯嵌合部と、前記タブが溶接されるタブ溶接部と、前記軸芯嵌合部が延びる方向とは反対側に延びて前記蓋部材に形成された前記端子貫通孔を貫通するネジ付きの端子部を備えた一方の極性の端子部材と、
 前記端子部材の前記端子部に螺合されるナットと、
 前記蓋部材と前記ナットとの間に配置されて前記蓋部材と前記ナットとの間を電気的に絶縁する環状のフランジ部と、前記端子部に嵌合され且つ前記端子貫通孔に嵌合されて、前記端子部材と前記蓋部材との間を電気的に絶縁する筒状部とを一体に備えたワッシャと、前記タブ溶接部と前記蓋部材との間で圧縮されたオーリングとを備えた二次電池であって、
 前記蓋部材の前記端子貫通孔と前記ワッシャの前記筒状部には、前記ワッシャが前記蓋部材に対して前記端子部を中心として回動することを嵌合により阻止する第1の回り止め嵌合構造を構成する第1の嵌合構成部がそれぞれ形成されており、
 前記ワッシャの前記筒状部と前記端子部材との間には、前記ワッシャに対して端子部材が回動することを嵌合により阻止する第2の回り止め嵌合構造を構成する第2の嵌合構成部がそれぞれ形成されていることを特徴とする二次電池。
 本発明によれば、第1の回り止め嵌合構造により蓋部材に対してワッシャが回動することを阻止し、第2の回り止め嵌合構造によりワッシャに対して端子部材が回動することを阻止する。特に、本発明では、第1の回り止め嵌合構造を蓋部材の端子貫通孔とワッシャの筒状部にそれぞれ設けた第1の嵌合構成部により形成し、第2の回り止め嵌合構造をワッシャの筒状部と端子部とにそれぞれ設けた第2の嵌合構成部により形成したので、特別に部品を準備することなく、端子部材の回り止めを実現することができる。
 1 リチウムイオン二次電池
 3 電池容器本体
 5 正極側電池蓋(蓋部材)
 5a 端子貫通孔
 5b 凸部(第1の嵌合構成部)
 6 ガス排出口
 7 負極側電池蓋
 7a 端子貫通孔
 7b 凸部
 8 軸芯
 9 電極群
 11 正極端子部材
 11a 軸芯嵌合部
 11b タブ溶接部
 11c 端子部
 11d 拡径部
 11e 被接触平面(第2の嵌合構成部)
 11f 溝部
 13a 軸芯嵌合部
 13b タブ溶接部
 13c 端子部
 15,17 ワッシャ
 15a フランジ部
 15b 筒状部
 15c 溝(第1の嵌合構成部)
 15d 突出部(第2の嵌合構成部)
 15f 端面
 15g 端部部分
 19,21 ナット
 23,25 オーリング
 81 被嵌合部
 91 正極電極
 92 負極電極
 93 セパレータ
 94 未塗着部
 95 正極タブ
 96 未塗着部
 97 負極タブ

Claims (13)

  1.  端子貫通孔を有する蓋部材と、前記蓋部材の前記端子貫通孔に嵌合される筒状部を備えたワッシャと、前記ワッシャの前記筒状部に嵌合された端子部を有する端子部材と、前記端子部材の前記端子部にナットが螺合されてなる端子構造であり、
     前記蓋部材の前記端子貫通孔と前記筒状部には、前記ワッシャが前記蓋部材に対して前記端子部材を中心として回動することを阻止する第1の嵌合構成部がそれぞれ形成されており、
     前記筒状部と前記端子部材との間には、前記ワッシャに対して前記端子部材が回動することを阻止する第2の嵌合構成部がそれぞれ形成されていることを特徴とする端子構造。
  2.  前記ワッシャは、前記筒状部を一体に備えた絶縁部材から構成され、
     前記蓋部材の前記端子貫通孔と前記筒状部にそれぞれ設けられた前記第1の嵌合構成部は、前記ワッシャが前記蓋部材に対して前記端子部材を中心として回動することを嵌合により阻止する第1の回り止め嵌合構造を構成し、
     前記筒状部と前記端子部材にそれぞれ設けられた前記第2の嵌合構成部は、前記ワッシャに対して前記端子部材が回動することを阻止する第2の回り止め嵌合構造を構成することを特徴とする請求項1に記載の端子構造。
  3.  前記端子貫通孔の内周部には、前記端子貫通孔の径方向に延びる第1の嵌合部または第1の被嵌合部が前記第1の嵌合構成部として形成されており、
     前記ワッシャの前記筒状部の外周部には、前記第1の嵌合部または第1の被嵌合部と嵌合する第2の被嵌合部または第2の嵌合部が形成されている請求項1に記載の端子構造。
  4.  前記端子部材の外周部には、前記端子部材の径方向と直交する方向に延びる第3の嵌合部または第3の被嵌合部が前記第2の嵌合構成部として形成されており、
     前記ワッシャの前記筒状部の内周部には、前記第3の嵌合部または第3の被嵌合部と嵌合する第4の被嵌合部または第4の嵌合部が形成されている請求項1または3に記載の端子構造。
  5.  前記蓋部材の前記端子貫通孔から前記蓋部材の裏側に突出する前記ワッシャの前記筒状部の端部部分の外側に前記オーリングが嵌合されている請求項1に記載の端子構造。
  6.  前記蓋部材の前記裏面側に位置する前記端子部材の一部には、前記筒状部が外接する拡径部が一体に設けられている請求項5に記載の端子構造。
  7.  前記拡径部に前記第3の被嵌合部が被接触平面として形成されており、
     前記筒状部の前記第4の嵌合部には、前記被接触平面と接触する接触平面が形成されている請求項5に記載の端子構造。
  8.  前記端子部材の前記拡径部と連続し且つ前記径方向外側に拡がる基部には、前記蓋部材側に向かって開口し且つ前記筒状部の前記端部部分及び前記オーリングが入る環状の溝部が形成されている請求項5に記載の端子構造。
  9.  少なくとも一端側に開口部を有する金属製の筒状の電池容器本体、及び中心部に端子貫通孔を有して前記電池容器本体の前記開口部を塞ぐ金属製の蓋部材を備えてなる電池容器と、
     前記端子部材の前記端子部に螺合されるナットと、
     前記蓋部材と前記ナットとの間に配置されて前記蓋部材と前記ナットとの間を電気的に絶縁する環状のフランジ部と、前記端子部に嵌合され且つ前記端子貫通孔に嵌合されて、前記端子部材と前記蓋部材との間を電気的に絶縁する筒状部とを一体に備えた絶縁部材からなるワッシャと、前記端子部材の一部と前記蓋部材との間で圧縮されたオーリングとを備えた二次電池に、請求項1乃至請求項8いずれか1項に記載の端子構造を備える二次電池。
  10.  端子部材の端子部が貫通する貫通孔を備えた筒状部を有するワッシャであって、
     前記筒状部の外周部に前記ワッシャの回動を阻止する第1の嵌合構成部が形成され、
     前記筒状部の内周部に前記端子部材の回動を阻止する第2の嵌合構成部が形成されているワッシャ。
  11.  前記第1の嵌合構成部は記筒状部の外周部の一部に設けられた凹部又は凸部であり、前記第2の嵌合構成部は前記筒状部の前記内周部に突出する突出部である請求項10に記載のワッシャ。
  12. 前記筒状部の一端にフランジ部を有する請求項10に記載のワッシャ。
  13. 前記突出部は一体に形成され、前記端子部材と接触する端面を有する請求項11に記載のワッシャ。
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