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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5742260
(24)【登録日】2015年5月15日
(45)【発行日】2015年7月1日
(54)【発明の名称】電池
(51)【国際特許分類】
H01M 2/06 20060101AFI20150611BHJP
H01M 2/04 20060101ALI20150611BHJP
H01M 2/08 20060101ALI20150611BHJP
【ＦＩ】
H01M2/06 A
H01M2/04 A
H01M2/08 A
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2011-19149(P2011-19149)
(22)【出願日】2011年1月31日
(65)【公開番号】特開2012-160343(P2012-160343A)
(43)【公開日】2012年8月23日
【審査請求日】2013年11月27日
(73)【特許権者】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100100158
【弁理士】
【氏名又は名称】鮫島 睦
(74)【代理人】
【識別番号】100100170
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 厚司
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 勲
(72)【発明者】
【氏名】白石 悠
【審査官】
渡部 朋也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００８−１９２５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−２８２８４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−１４７８３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開平０６−０４１０５０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平１０−２８９６９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−１３８２０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−０９３１３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−２１２２４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−２１６４１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２３４５８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｍ ２／０２−２／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外装体の内面に配置されると共に外部端子に対して電気的に接続された基部と、前記基部から突出して前記外装体に収容された発電要素に電気的に接続された接続部とを有する集電体と、
前記集電体の前記基部と前記外装体の間に介在する本体と、この本体の外周縁のうち少なくとも前記集電体の前記基部から前記接続部が突出する位置に対応する部分に設けられた前記集電体の前記基部の厚み以上の高さのリブとを有するパッキンと
を備える、電池。
前記集電体の前記基部と前記外装体の間に介在する本体と、この本体の外周縁のうち少なくとも前記集電体の前記基部から前記接続部が突出する位置に対応する部分に設けられた前記集電体の前記基部の厚み以上の高さのリブとを有するパッキンと
を備える、電池。
【請求項2】
前記リブは、前記本体の外周縁のうち前記集電体の前記基部から前記接続部が突出する位置に対応する部分にのみ設けられている、請求項１に記載の電池。
【請求項3】
前記パッキンの本体は矩形板状の平坦部を有し、前記リブは前記平坦部の外周に設けられている請求項１又は請求項２に記載の電池。
【請求項4】
前記パッキンは前記外装体の内面に形成された凹部に収容された被収容部を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項5】
前記集電体の前記基部は、
前記凹部内に配置された第１の部分と、
前記凹部に隣接する前記外装体の内側面に配置され、前記接続部が設けられている第２の部分とを備え、
前記リブは前記第２の部分の厚み以上の高さを有する、請求項４に記載の電池。
前記凹部内に配置された第１の部分と、
前記凹部に隣接する前記外装体の内側面に配置され、前記接続部が設けられている第２の部分とを備え、
前記リブは前記第２の部分の厚み以上の高さを有する、請求項４に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は非水電解質二次電池等の電池に関する。
【背景技術】
【0002】
非水電解質二次電池等の電池は、電池容器内に収容された発電要素の正極と負極をそれぞれ正負の外部端子に電気的に接続するための正負の集電体を備える。集電体の基部は例えばリベットを使用したかしめ等の手段によって電池容器の上端開口を封止する蓋体に固定される。集電体の基部と蓋体の下面との間にはパッキンが介在している。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えばリチウムイオン電池の負極側の集電体は、パッキンによって電池容器及び蓋体（外装体）に対して確実に絶縁する必要がある。しかし、従来の電池では特許文献１に開示されたものを含め、パッキンによる集電体と外装体の絶縁に関して必ずしも十分な検討がなされていない。
【0005】
本発明は、集電体を外装体に対して確実に絶縁できるパッキンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、外装体の内面に配置されると共に外部端子に対して電気的に接続された基部と、前記基部から突出して前記外装体に収容された発電要素に電気的に接続された接続部とを有する集電体と、前記集電体の前記基部と前記外装体の間に介在する本体と、この本体の外周縁のうち少なくとも前記集電体の前記基部から前記接続部が突出する位置に対応する部分に設けられた前記集電体の前記基部の厚み以上の高さのリブとを有するパッキンとを備える、電池を提供する。
【0007】
パッキンは集電体の基部と外装体の間に介在する本体の外周縁に沿って設けられたリブを備え、このリブは集電体の基部の厚み以上の高さを有する。このリブにより集電体と外装体との間には十分な絶縁距離が確保されるので、集電体は外装体に対して確実に絶縁される。
【発明の効果】
【0008】
集電体の基部の厚み以上の高さを有するリブが集電体の基部と外装体の間に介在するパッキンの本体の外周縁に沿って設けられている。このリブによって十分な絶縁距離が確保し、集電体を外装体に対して確実に絶縁できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る電池の縦断面図。
【図2】蓋体の斜視図。
【図5】蓋体の下面側の下パッキン付近の斜視図。
【図6】蓋体の下面側の下パッキン付近の部分断面斜視図。
【図9】下パッキンと負極集電体の下方から見た分解斜視図。
【図10】下パッキンと負極集電体の上方から見た分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0011】
図１は、本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池１（以下、単に電池という）を示す。この電池１は、アルミニウムやアルミニウム合金等で構成される直方体状の電池容器２内に発電要素３を収容し、電池容器２の上端開口を蓋体４で封止したものである。電池容器２と蓋体４とで外装体を構成している。蓋体４の外部には負極外部端子１４と正極外部端子１５の上面が露出している。
【0012】
発電要素３は、銅箔からなる負極と、アルミニウム箔からなる正極との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置して巻回したものである。発電要素３は、負極が負極集電体１２を介して負極外部端子１４に電気的に接続され、正極が正極集電体１３を介して正極外部端子１５に電気的に接続されている。
【0013】
図２に示すように、蓋体４は、平面視矩形状の長尺な金属製の板状で、長手方向の中央付近に安全弁８が装着され、一端側に注液孔９が設けられている。
【0014】
蓋体４の両端部には、上面４ｂから上方に向かって膨出する平面視略矩形状の係合受部１１がそれぞれ形成されている。各係合受部１１では、蓋体４の下面４ａを窪ませて係合凹部１１ａが形成されている。また、係合凹部１１ａを構成する天井面の中心部分には貫通孔１１ｂが形成されている。
【0015】
図３、及び図５から図８に示すように、図において左側の係合受部１１には、負極集電体１２と負極外部端子１４が絶縁性を有する樹脂からなる上パッキン１６と負極下パッキン１７を介してそれぞれ取り付けられている。
【0016】
図２から図４、図６、及び図７を参照して上パッキン１６を説明する。上パッキン１６は、隔壁１６ａによって、上方側の端子保持凹部１６ｂと、下方側の装着用凹部１６ｃとを区画した樹脂製の部品であり、隔壁１６ａの中央部分には下方側に延びる両端開口の筒状部１６ｄが設けられている。上パッキン１６は、係合受部１１の上から被せ、装着用凹部１６ｃ内に係合受部１１を収容することで蓋体４に装着される。筒状部１６ｄは貫通孔１１ｂに挿通されて係合凹部１１ａ内に進入している。また、上パッキン１６が備える２つの舌状片１６ｅの係合孔１６ｆには、蓋体４の上面４ｂから突出する係合突部１９が挿通されている。
【0017】
図３及び図５から図１０を参照して負極下パッキン１７を説明する。負極下パッキン１７は、蓋体４の係合凹部１１ａ内に配置される膨出部１７ａと、蓋体４の下面４ａの係合凹部１１ａに隣接する領域に配置される概ね矩形板状の平坦部１７ｂとを備える。
【0018】
図９及び図１０に最も明瞭に示すように、負極下パッキン１７の膨出部１７ａは、平坦部１７ｂに対して高さ方向に段差をあけて配置され、かつ平坦部１７ｂに対して平行に拡がる被かしめ部１７ｃを備える。
【0019】
負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃは平坦部１７ｂの一方の短辺側に配置されており、被かしめ部１７ｃと３つの縦壁１７ｄ，１７ｅ，１７ｆを介して接続されている。被かしめ部１７ｃには厚み方向に貫通する貫通孔１７ｇが形成されている。図３及び図６に示すように、貫通孔１７ｇには上パッキン１６の筒状部１６ｄの下端付近が差し込まれている。
【0021】
図３、図５から図７を参照して負極外部端子１４を説明する。負極外部端子１４は、平面視矩形状のアルミニウム製の板状体２１と、銅製のリベット２２とを備える。リベット２２は、顎部２２ａを板状体２１の中央部分に形成した貫通孔２１ａに圧入することで、軸部２２ｂが突出した状態で板状体２１に固定される。板状体２１は上パッキン１６の端子保持凹部１６ｂに収容される。
【0022】
図３及び図５から図１０を参照して負極集電体１２を説明する。銅製の負極集電体１２は、基部１２ａと、一対の脚部（接続部）１２ｂ，１２ｂとを備える。基部１２ａは、蓋体４の下面４ａに形成された係合凹部１１ａ内に配置されて負極下パッキン１７の膨出部１７ａのうちの被かしめ部１７ｃの下側に重ねて配置される固定部１２ｃと、係合凹部１１ａに隣接する位置で負極下パッキン１７の平坦部１７ｂの下側に重ねて配置される台座部１２ｄとを備える。固定部１２ｃには厚み方向に貫通する貫通孔１２ｅが設けられている。高さ方向が異なり段違いの固定部１２ｃと台座部１２ｄとは縦壁１２ｆにより接続されている。脚部１２ｂ，１２ｂは台座部１２ｄから下向きに延びている。脚部１２ｂ，１２ｂと発電要素３の負極とは、図１にのみ模式的に示すクリップ１０により電気的に接続され、かつ機械的に互いに連結されている。
【0023】
負極外部端子１４のリベット２２の軸部２２ｂを上パッキン１６の筒状部１６ｄ、負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃの貫通孔１７ｇ、及び負極集電体１２の固定部１２ｃに形成された貫通孔１２ｅを挿通させた後に、先端を押し広げて大径部２２ｃを形成する。これにより、負極外部端子１４、上パッキン１６、負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃ、及び負極集電体１２の基部１２ａが蓋体４に対してかしめ接合されて固定される。また、このかしめ接合により負極集電体１２と負極外部端子１４とが電気的に接続される。
【0024】
図１、図２、及び図４を参照すると、図において右側の係合受部１１には、正極集電体１３と正極外部端子１５が絶縁性を有する樹脂からなる上パッキン１６と正極下パッキン１８を介してそれぞれ取り付けられている。
【0025】
負極側と同様に上パッキン１６が係合受部１１に装着されている。一方、正極下パッキン１８は貫通孔１８ａを設けた平板状であり、係合凹部１１ａ内に配置される。
【0026】
アルミニウム製の正極外部端子１５は平面視矩形状の板状体１５ａと、その下面中央部から突出する筒状の軸部１５ｂとを備える。板状体１５ａは上パッキン１６の端子保持凹部１６ｂに収容される。
【0027】
アルミニウム製の正極集電体１３は、基部１３ａと、一対の脚部（接続部）１３ｂ，１３ｂとを備える。基部１３ａは、係合凹部１１ａ内に配置されて正極下パッキン１８の下側に重ねて配置される固定部１３ｃと、係合凹部１１ａに隣接する位置で蓋体４の下面４ａに重ねて配置される台座部１３ｄとを備える。固定部１３ｃには厚み方向に貫通する貫通孔１３ｅが設けられている。段違いの固定部１３ｃと台座部１３ｄとは縦壁１３ｆにより接続されている。脚部１２ｂ，１２ｂは図１にのみ模式的に示すクリップ１０により発電要素３に電気的に接続され、かつ機械的に連結されている。
【0028】
正極外部端子１５の軸部１５ｂを上パッキン１６の筒状部１６ｄ、正極下パッキン１８の貫通孔１８ａ、及び正極集電体１３の固定部１３ｃに形成された貫通孔１３ｅに挿通させた後に、先端を押し広げて大径部１５ｃを形成する。これにより、正極外部端子１５、上パッキン１６、正極下パッキン１８、及び正極集電体１３の基部１３ａが蓋体４に対してかしめ接合されて固定される。また、このかしめ接合により正極集電体１３と正極外部端子１５とが電気的に接続される。
【0029】
本実施形態の電池１は、特に以下の点に特徴がある。
【0030】
まず、図３及び図５から図９を参照すると、蓋体４の下面４ａと負極集電体１２の間に介在する負極下パッキン１７には、平坦部１７ｂの外周縁にリブ１７ｈを設けており、このリブ１７ｈの高さＨ（図５及び図９参照）は負極集電体１２の基部１２ａの厚み以上に設定している。このリブ１７ｈにより負極集電体１２と蓋体４との間には十分な絶縁距離が確保されるので、負極集電体１２は蓋体４に対して確実に絶縁される。
【0031】
特に、負極下パッキン１７の平坦部１７ｂのうち、発電要素３を負極集電体１２に対して電気的に接続する部分である脚部１２ｂ，１２ｂが台座部１２ｄから突出している位置に対応する部分に、基部１２ａ（特に台座部１２ｄ）の厚み以上のリブ１７ｈを設けている点で、負極下パッキン１７によって負極集電体１２と外装体（特に蓋体４）との間を絶縁する効果が高い。負極集電体１２の基部１２ａのうち脚部１２ｂ，１２ｂが台座部１２ｄから突出する位置は、外装体（特に蓋体４）に対して確実に絶縁する必要がある。従って、本実施形態のように負極下パッキン１７の平坦部１７ｂの外周縁の概ね全体にリブ１７ｈを設けるのではなく、平坦部１７ｂの外周のうち負極集電体１２の台座部１２ｄから脚部１２ｂ，１２ｂが突出する位置に対応する部分にのみリブ１７ｈを設ける構成としても、負極集電体１２と蓋体４との間を絶縁する効果は高い。
【0032】
次に、負極集電体１２と蓋体４の間に介在する負極下パッキン１７の膨出部１７ａが蓋体４の下面４ａに形成された係合凹部１１ａに収容されている。そのため、蓋体４の下面４ａから突出しているのは負極下パッキン１７のうち薄板状の平坦部１７ｂのみであり、蓋体４の下面４ａからの負極下パッキン１７の突出は最小限に抑制される。また、正極下パッキン１８は全体が蓋体４の下面４ａに形成された係合凹部１１ａに収容されている。このように、負極下パッキン１７及び正極下パッキン１８の蓋体４の下面４ａからの突出量を最小限に抑制した結果、発電要素３の上端位置を十分に蓋体４の下面４ａに近接して配置することができ、電池容器２内の容積に対して発電要素３の占める割合を高めてエネルギー密度を向上できる。
【0033】
また、図３、図６、及び図７に示すように、負極下パッキン１７のうち、蓋体４に対してかしめ接続される被かしめ部１７ｃの厚みＴを負極下パッキン１７のその他の部分の厚みよりも大きく設定している。このようにかしめにより大きな力が作用する部分である被かしめ部１７ｃのみを厚みＴを大きく設定することで、負極下パッキン１７の軽量化とその製造に要する材料低減を図りつつ、負極下パッキン１７の気密性を高めることができる。
【0034】
さらに、図３及び図６を参照とすると、負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃと縦壁１７ｄが構成する隅部付近には、蓋体４の下面４ａの係合凹部１１ａを囲む壁面（係合受部１１）との間に隙間３１が設けられている。特に、負極下パッキン１７の縦壁１７ｄと係合凹部１１ａを囲む側壁面の間に符号Ｓ１で示すような寸法の隙間が確保されている。また、負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃの先端と蓋体４の下面４ａの係合凹部１１ａを囲む側壁面との間にも、符号Ｓ２で示すより大きな寸法の隙間が確保されている。このように負極下パッキン１７の被かしめ部１７ｃの両端と係合凹部１１ａを囲む壁面（係合受部１１）との間に隙間３１，Ｓ１，Ｓ２を設けておくことで、かしめ接合時に被かしめ部１７ｃを厚み方向の圧縮した際に、被かしめ部１７ｃが面方向に変形（逃げ）する余地を確保できる。その結果、かしめ接合時の負極下パッキン１７の割れ等の損傷を確実に防止できる。
【符号の説明】
【0035】
１ 非水電解質二次電池２ 電池容器
３ 発電要素
４ 蓋体
４ａ 下面
４ｂ 上面
８ 安全弁
９ 注液孔
１０ クリップ
１１ 係合受部
１１ａ 係合凹部
１１ｂ 貫通孔
１２ 負極集電体
１２ａ 基部
１２ｂ 脚部
１２ｃ 固定部
１２ｄ 台座部
１２ｅ 貫通孔
１２ｆ 縦壁
１３ 正極集電体
１３ａ 基部
１３ｂ 脚部
１３ｃ 固定部
１３ｄ 台座部
１３ｅ 貫通孔
１３ｆ 縦壁
１４ 負極外部端子
１５ 正極外部端子
１５ａ 板状体
１５ｂ 軸部
１５ｃ 大径部
１６ 上パッキン
１６ａ 隔壁
１６ｂ 端子保持凹部
１６ｃ 装着用凹部
１６ｄ 筒状部
１６ｅ 舌状片
１６ｆ 係合孔
１７ 負極下パッキン
１７ａ 膨出部
１７ｂ 平坦部
１７ｃ 被かしめ部
１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ 縦壁
１７ｇ 貫通孔
１７ｈ リブ
１８ 正極下パッキン
１８ａ 貫通孔
１９ 係合突部
２１ 板状体
２１ａ 貫通孔
２２ リベット
２２ａ 顎部
２２ｂ 軸部
２２ｃ 大径部
３１ 隙間