(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記治具は、前記ケースに前記正極端子および前記負極端子を締結する際に前記正極端子の回り止め用の嵌合部および前記負極端子の回り止め用の嵌合部に嵌合するものであることを特徴とする請求項3に記載の蓄電装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1では、外部端子(外部接続線)との接続時に誤組付を防止するために端子の形状を変えているが、蓄電装置の製造工程の途中において端子の誤組付を防止する対策は提案されていない。また、特許文献1と異なり、正極電源取出用端子(以降、正極端子と称す)と負極電源取出用端子(以降、負極端子と称す)との形状が同一である場合にも、正極端子と負極端子とに用いられる材質(金属)は、異なる場合が多い。例えば、蓄電装置がリチウムイオン電池の場合、多くの場合において、正極端子はアルミ製又はアルミ合金製であり、負極端子は銅製又は銅合金製である。つまり、蓄電装置の左右に配される正負の電極端子について、端子を組み付ける時の誤組付対策を講じる必要があった。
【0005】
本発明の目的は、端子を回り止めできるとともに製造工程での端子の誤組付を防止することができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する蓄電装置では、内部に電極組立体が収容されるケースと、前記ケースから突出し、先端にバスバーを固定するための雌ねじを有する凹部が設けられた正極端子と、前記ケースから突出し、先端にバスバーを固定するための雌ねじを有する凹部が設けられた負極端子と、を備えた蓄電装置において、前記正極端子の凹部に前記雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成されるとともに前記負極端子の凹部に前記雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成され、
前記正極端子の回り止め用の嵌合部と前記負極端子の回り止め用の嵌合部とを平面での向きを変えることにより形状を異ならせたことを要旨とする。
【0007】
これによれば、正極端子の凹部に雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成されるとともに負極端子の凹部に雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成されているので、これら嵌合部を用いて端子を回り止めできる。また、正極端子の嵌合部と負極端子の嵌合部と
で平面での向きを変えることにより形状を異ならせているので、製造工程での端子の誤組付を防止することができる。
【0009】
上記課題を解決する蓄電装置では、内部に電極組立体が収容されるケースと、前記ケースから突出し、先端にバスバーを固定するための雌ねじを有する凹部が設けられた正極端子と、前記ケースから突出し、先端にバスバーを固定するための雌ねじを有する凹部が設けられた負極端子と、を備えた蓄電装置において、前記正極端子の凹部に前記雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成されるとともに前記負極端子の凹部に前記雌ねじとともに回り止め用の嵌合部が形成され、前記正極端子の回り止め用の嵌合部と前記負極端子の回り止め用の嵌合部とを縦断面での少なくとも一部の部位の深さを変え
たことを要旨とする。
【0010】
上記蓄電装置において、前記正極端子の回り止め用の嵌合部および前記負極端子の回り止め用の嵌合部は、治具が嵌合するとよい。
これによれば、端子を治具で支持する時に誤組付を防止することができる。
【0011】
上記蓄電装置において、前記治具は、前記ケースに前記正極端子および前記負極端子を締結する際に前記正極端子の回り止め用の嵌合部および前記負極端子の回り止め用の嵌合部に嵌合するものであるとよい。
【0012】
これによれば、ケースに正極端子および負極端子を締結する際に端子を治具で支持する時に誤組付を防止することができる。
上記蓄電装置において、前記正極端子の外周面に形成された雄ねじ部に螺入され、前記正極端子を前記ケースに締結する正極端子用ナットと、前記負極端子の外周面に形成された雄ねじ部に螺入され、前記負極端子を前記ケースに締結する負極端子用ナットと、を有するとよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、端子を回り止めできるとともに製造工程での端子の誤組付を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を
図1〜
図8にしたがって説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するX,Y方向で規定するとともに、上下方向をZ方向で規定している。
【0016】
図1〜
図3に示すように、二次電池10において、金属製のケース11には電極組立体20および電解液(図示せず)が収容されている。また、ケース11は、上面開口部を有する直方体状のケース本体12と、ケース本体12の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋体13とを備える。ケース本体12と蓋体13は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)であり、ケース本体12と蓋体13はレーザー溶接によって接合されている。また、本実施形態の二次電池10は、その外周が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。
【0017】
電極組立体20は、正極電極21、負極電極22、および正極電極21と負極電極22とを絶縁するセパレータを有する。正極電極21は、正極金属箔(アルミニウム箔)の両面に正極活物質を備える。負極電極22は、負極金属箔(銅箔)の両面に負極活物質を備える。そして、電極組立体20は、複数の正極電極21と複数の負極電極22が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在された積層構造である。
【0018】
正極電極21は、一辺(長辺)の一部に正極集電タブ23を有し、負極電極22は、一辺(長辺)の一部に負極集電タブ24を有する。複数の正極電極21は、それぞれの正極集電タブ23が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。同様に、複数の負極電極22は、それぞれの負極集電タブ24が、正極集電タブ23と重ならないように積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。電極組立体20は、正極集電タブ23を集めてなる正極タブ群25を備える。この正極タブ群25の少なくとも最外の正極集電タブ23が、正極導電部材26と溶接されており、正極タブ群25が電極組立体20における正極端子30への接続部となる。また、電極組立体20は、負極集電タブ24を集めてなる負極タブ群27を備える。この負極タブ群27の少なくとも最外の負極集電タブ24が負極導電部材28と溶接されており、負極タブ群27が電極組立体20における負極端子31への接続部となる。
【0019】
正極導電部材26には、電極端子としての正極端子30が溶接されるとともに、負極導電部材28には、電極端子としての負極端子31が溶接されている。正極端子30および負極端子31は、それぞれ、円筒状の極柱部40と、四角板状をなす基部41を有する。基部41の中央から極柱部40が立設されている。極柱部40の外周面に雄ねじ部42を有する。
【0020】
図1および
図3に示すように、正極端子30および負極端子31の基部41には、樹脂製の端子カバー50が装着されている。また、基部41の上にはOリング51が極柱部40を取り囲む状態に設けられている。端子カバー50により、ケース11の蓋体13と正極端子30および負極端子31が電気的に絶縁されているとともに、ケース本体12と、正極端子30および負極端子31とが電気的に絶縁されている。さらに、端子カバー50により、電極組立体20と正極端子30および負極端子31とが電気的に絶縁されている。
【0021】
正極端子30および負極端子31の極柱部40は、ケース11の内部から蓋体13の透孔14を貫通して蓋体13の上方に突出(露出)している。透孔14の内周面と、極柱部40の外周面とは、絶縁部材52によって絶縁されている。絶縁部材52は、筒状部53と、この筒状部53の軸方向一端縁に設けられたフランジ部54を有する。筒状部53は、透孔14の内周面と極柱部40の外周面との間に介装されている。フランジ部54は、ケース11の蓋体13の外面において透孔14の周囲に係止されている。
【0022】
正極端子30の極柱部40の雄ねじ部42には正極端子用ナット55が螺合されている。同様に、負極端子31の極柱部40の雄ねじ部42には負極端子用ナット56が螺合されている。また、ケース11の蓋体13の外面と、ナット55,56との間には、絶縁部材52のフランジ部54が挟圧され、フランジ部54によってナット55,56と蓋体13が絶縁されている。また、ナット55,56と基部41との間に、絶縁部材52のフランジ部54、ケース11の蓋体13、Oリング51および端子カバー50が挟圧されるとともに正極端子30および負極端子31がケース11の蓋体13に固定されている。
【0023】
正極端子30および負極端子31の極柱部40の先端に、バスバー60を締結するための雌ねじ43aを有する凹部43が形成されている。
図3に示すように、雌ねじ43aを有する凹部43は、極柱部40の上面に開口し、極柱部40の軸方向に所定の深さとなっている。
【0024】
このように、本実施形態の二次電池10は、内部に電極組立体20が収容されるケース11と、ケース11から突出し、先端にバスバー60を固定するための雌ねじ43aを有する凹部43が設けられた正極端子30と、ケース11から突出し、先端にバスバー60を固定するための雌ねじ43aを有する凹部43が設けられた負極端子31と、を備えている。詳しくは、
図8に示すように、複数の二次電池10によって電池パック200が構成され、二次電池10の正極端子30と隣り合う二次電池10の負極端子31とがバスバー60を介して接続されている。
【0025】
図1に示すように、二次電池10同士を電気的に接続するバスバー60は、矩形板状であり、一対の挿通部61を有する。このバスバー60は、ボルト62によって正極端子30および負極端子31の極柱部40に固定されている。ボルト62は、凹部43の雌ねじ43aに螺合する固定用雄ねじ部63と、固定用雄ねじ部63の軸方向一端の頭部64とを有する。
【0026】
以下に、本実施形態の二次電池10における正極端子30および負極端子31の、誤組付け防止に関わる構造について詳しく説明する。
図4,5に示すように、正極端子30の極柱部40の凹部43には、雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部70が形成されている。嵌合部70は、凹部43の開口部に設けた丸穴76と、一対の切欠き(溝)71,72からなる。各切欠き71,72は、縦断面形状として、極柱部40の上面に開口し、極柱部40の軸方向に所定の深さとなっている。各切欠き71,72は、平面形状として、長方形をなし、Y方向において丸穴76から連続するように延びている。即ち、切欠き71は、一端が丸穴76に開口し、丸穴76の中心から
図4中、右側に延設されているとともに、切欠き72は、一端が丸穴76に開口し、丸穴76の中心から
図4中、左側に延設されている。
【0027】
同様に、負極端子31の極柱部40の凹部43には、雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部73が形成されている。嵌合部73は、凹部43の開口部に設けた丸穴77と、一対の切欠き(溝)74,75からなる。各切欠き74,75は、縦断面形状として、極柱部40の上面に開口し、極柱部40の軸方向に所定の深さとなっている。各切欠き74,75は、平面形状として、長方形をなし、X方向において丸穴77から連続するように延びている。即ち、切欠き74は、一端が丸穴77に開口し、丸穴77の中心から
図4中、上側に延設されているとともに、切欠き75は、一端が丸穴77に開口し、丸穴77の中心から
図4中、下側に延設されている。
【0028】
このように、正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とが非対称となっている。詳しくは、正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とは、平面での向きが変えられており、これにより形状を異ならせて非対称となっている。つまり、正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とを平面での向きとして、一方(切欠き71,72)をY方向に、他方(切欠き74,75)をX方向に延びる形状とすることにより平面での向き(位相)を変えることにより非対称としている。
【0029】
図5に示すように、正極端子30および負極端子31の取付の際には治具100,110が用いられる。治具100と治具110とは、その上端側にて固定具Tにより相互に固定され、下端側が正極端子30及び負極端子31に挿入及び係合される。詳しくは、治具100は、円柱部101と2枚の羽根部102,103を有している。円柱部101は立設した状態で使用され、正極端子30の丸穴76に挿入される。羽根部102,103は平板状をなし、円柱部101の下部において円柱部101の外周面から放射状に突設している。2枚の羽根部102,103は180度ずれた位置に設けられている。2枚の羽根部102,103は、円柱部101を正極端子30の丸穴76に挿入したとき、切欠き71,72に挿入される。
【0030】
治具110は、円柱部111と2枚の羽根部112,113を有している。円柱部111は立設した状態で使用され、負極端子31の丸穴77に挿入される。羽根部112,113は平板状をなし、円柱部111の下部において円柱部111の外周面から放射状に突設している。2枚の羽根部112,113は180度ずれた位置に設けられている。2枚の羽根部112,113は、円柱部111を負極端子31の丸穴77に挿入したとき、切欠き74,75に挿入される。
【0031】
このように、正極端子30および負極端子31の極柱部40は、治具100,110が係合する部位(嵌合部70,73)を備え、この部位に
図6,7に示すように治具100,110を挿入すると、治具100,110が係合する。
【0032】
次に、二次電池10の製造方法について作用とともに説明する。
図5に示すように、正極導電部材26および負極導電部材28に、正極端子30および負極端子31の基部41を溶接し、正極導電部材26と正極端子30を一体化するとともに、負極導電部材28と負極端子31を一体化する。そして、正極導電部材26を、電極組立体20の正極タブ群25に溶接し、負極導電部材28を、電極組立体20の負極タブ群27に溶接する。続いて、正極端子30および負極端子31にOリング51および端子カバー50を装着する。引き続き、端子カバー50上に蓋体13を載せるとともに、透孔14に極柱部40を挿通させ、さらに、透孔14の内周面と極柱部40の外周面との間に絶縁部材52を介装させる。この状態では、端子30,31の極柱部40がケースの蓋体13の透孔14を通して蓋体13から突出している。
【0033】
次に、
図6に示すように、正極端子30および負極端子31の各極柱部40内に治具100,110を挿入し、治具100,110を嵌合部70,73に係合させ。そして、両治具100,110を、図示しない工具等で回り止めした状態で極柱部40の雄ねじ部42にナット55,56を螺合する。この螺合の際、正極端子30および負極端子31は、ナット55,56に連れ回りしようとするが、各係合箇所において、回り止めされた治具100,110により正極端子30および負極端子31が回転すること(連れ回り)が防止される。
【0034】
その結果、ナット55,56によって、正極端子30および負極端子31がケース11の蓋体13に固定される。
この端子30,31を組み付ける際に、正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とが非対称となっているので、端子30,31の誤組付が防止される。
【0035】
詳しく説明する。
図13は比較例である。この
図13に示すようにケースの蓋体13の左右に配した正負の端子30,31が同一となっている。この場合に比べて、
図4では切欠き(溝)71,72および切欠き(溝)74,75の向き(位相)を正極端子30と負極端子31で異ならせている。これにより、誤組み付けした場合、治具100,110が組付不可となり、誤組付が検出できる。
【0036】
つまり、
図13に示すように、端子の回り止め機能を持たせるべく切欠きを設ける際に、正極および負極ともに同じ向きに(同じ位相で)切欠きを形成すると、端子組付工程において正極端子と負極端子を逆にしたり、正極端子と負極端子を同じ部品を使用したりすると、治具が組付可能であるため、誤組付が発生する可能性がある。これに対し、
図4に示した本実施形態では、端子組付工程において正極端子と負極端子を逆にしたり正極端子と負極端子を同じ部品を使用したりすると、治具100,110を組み付けることができない。そのため、誤組付が認識できる。
【0037】
引き続き、治具100,110を極柱部40から抜き取った後、電極組立体20をケース本体12内に収容するとともに、蓋体13をケース本体12に接合し、ケース11を形成すると、二次電池10が組立てられる。
【0038】
その後、
図8に示すように複数の二次電池10を接続して電池パック200を製造する場合は、ボルト62の固定用雄ねじ部63を、凹部43の雌ねじ43aに螺合し、頭部64によって、バスバー60を極柱部40の先端面に向けて押圧するとともに、挿通部61の周囲を極柱部40の先端面に押し付ける。すると、ボルト62によってバスバー60が正極端子30および負極端子31に固定され、バスバー60によって、二次電池10同士が電気的に接続されるとともに、電池パック200が製造される。
【0039】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)蓄電装置としての二次電池10の構成として、正極端子30の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部70が形成されるとともに負極端子31の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部73が形成され、正極端子30の嵌合部70と負極端子31の嵌合部73とを非対称とした。これにより、正極端子30の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部70が形成されるとともに負極端子31の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部73が形成されているので、これら嵌合部70,73を用いて端子30,31を回り止めできる。また、正極端子30の嵌合部70と負極端子31の嵌合部73とが非対称となっているので、製造工程での端子30,31の誤組付を防止することができる。
【0040】
(2)正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とを平面での形状を異ならせることにより、容易に非対称とすることができる。
(3)正極端子30の回り止め用の嵌合部70と負極端子31の回り止め用の嵌合部73とを平面での向き(位相)を変えることにより形状を異ならせたので、容易に形状を異ならせることができる。
【0041】
(4)正極端子30の回り止め用の嵌合部70および負極端子31の回り止め用の嵌合部73は、治具100,110が嵌合する。これによれば、端子30,31を治具100,110で支持する時に誤組付を防止することができる。
【0042】
(5)治具100,110は、ケース11に正極端子30および負極端子31を締結する際に正極端子30の回り止め用の嵌合部70および負極端子31の回り止め用の嵌合部73に嵌合するものである。これによれば、ケース11に正極端子30および負極端子31を締結する際に端子30,31を治具100,110で支持する時に誤組付を防止することができる。
【0043】
(6)正極端子30の外周面に形成された雄ねじ部42に螺入され、正極端子30をケース11に締結する正極端子用ナット55と、負極端子31の外周面に形成された雄ねじ部42に螺入され、負極端子31をケース11に締結する負極端子用ナット56と、を有する。これにより、容易にナット締結することができる。
【0044】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・
図9に示すように、正極端子30の凹部43の開口部に平面視において正六角形の穴(溝)81を有し、負極端子31の凹部43の開口部に平面視において正六角形の穴(溝)83を有し、平面視において六角穴81と六角穴83とは向きが異なっている。つまり、正極端子30の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部としての六角穴81が形成され、負極端子31の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部としての六角穴83が形成されている。
【0045】
そして、
図10に示すように、ナット55,56による端子30,31の締結の際には正極用治具120および負極用治具123を用いる。正極用治具120は、正極端子30の六角穴81に嵌る六角柱部121を有する。同様に、負極用治具123は、負極端子31の六角穴83に嵌る六角柱部124を有する。
【0046】
・
図11における六角穴91の深さH1と六角穴93の深さH2とを変えることにより非対称としてもよい。詳しくは、正極端子30の凹部43の開口部に平面視において正六角形の穴(溝)91を有し、負極端子31の凹部43の開口部に平面視において正六角形の穴(溝)93を有し、平面視において六角穴91と六角穴93とは同一の向きとなっているが、深さH1,H2が異なっている。より詳しくは、六角穴91の深さH1に比べて六角穴93の深さH2が深くなっている。つまり、正極端子30の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部としての六角穴91が形成され、負極端子31の凹部43に雌ねじ43aとともに回り止め用の嵌合部としての六角穴93が形成されている。
【0047】
そして、
図12に示すように、ナット55,56による端子30,31の締結の際には正極用治具130および負極用治具133を用いる。正極用治具130は、正極端子30の六角穴91に嵌る六角柱部131を有する。同様に、負極用治具133は、負極端子31の六角穴93に嵌る六角柱部134を有する。このように六角穴91の深さH1と六角穴93の深さH2とを変えて組付時に六角穴(嵌合部)91,93に治具(棒材)130,133を差し込んでから組み付けるようにし、治具(棒材)130,133の入る深さを確認(測定する)。
図12の場合、治具(棒材)130,133の入る深さは、治具(棒材)130の入る深さに比べ治具(棒材)133は所定量ΔHだけ深く入る。これにより、製造工程での端子の誤組付を防止することができる。
【0048】
つまり、正極端子30の回り止め用の六角穴(嵌合部)91と負極端子31の回り止め用の六角穴(嵌合部)93とを縦断面での少なくとも一部の部位の深さ(H1,H2)を変えることにより非対称とすることもできる。
【0049】
このように、回り止め用および誤組付防止用の嵌合部は、
図4では切欠き(71,72,74,75)を用いているが、これに代わり
図9,11で示したように多角形の穴(81,83,91,93)等を用いることができる。詳しくは、
図9のように多角形の穴(六角穴81,83)の場合、正負の端子30,31で六角穴(嵌合部)81,83の位相(向き)を変える。あるいは、
図11のように多角形の穴(六角穴91,93)の場合、正負の端子30,31で六角穴91,93の穴深さを変える。他にも、多角形の穴(六角穴)の場合、正負の端子30,31で穴の大きさ(サイズ)を変えてもよい。具体的には、
図9での六角穴81,83の二面幅W1を変える。
【0050】
・
図9,10では端子30,31の凹部43の開口部に六角穴81,83を形成したが、端子30,31の凹部43の底面に多角形の穴(六角穴等)を形成してもよい。同様に、
図11,12では端子30,31の凹部43の開口部に六角穴91,93を形成したが、端子30,31の凹部43の底面に多角形の穴(六角穴等)を形成してもよい。
【0051】
・
図3,4,5,6では、治具100,110が挿入される丸穴76,77および切欠き71,72,74,75が、雌ねじ43aより上方に形成されていたが、丸穴76,77を設けず、端子の先端より雌ねじを形成し、切欠きを雌ねじの上部に設けてもよい。このように、雌ねじと嵌合部が一部オーバーラップする構成でもよい。
【0052】
・ナット締結で端子30,31をケースの蓋体13に締結する場合について述べたが、他にも、例えば、ケース本体12と蓋体13を溶接する時において溶接熱により蓋体13が変形するのを防止すべく端子30,31に設けた嵌合部に治具を嵌合させた状態で溶接を行って蓋体13の変形を抑制することもできる。
【0053】
より詳しくは、端子30,31をケースの蓋体13に組み付けた後に、ケース本体12と蓋体13との溶接工程などで蓋体13にひずみが生じる工程において、治具を用いて
図4における片側の端子31の嵌合部73に治具(ピン)を差し込んで位置決めするとともに、片側の端子30の嵌合部70に治具を差し込んでY方向(
図4の右方向)にスライドすることで、溶接時等に発生するひずみによる蓋体13の回転を規制することができる。
【0054】
他にも、例えば、ケースの蓋体13の中心でなく中心からずれた位置に電解液を注入する注液口が設けられている場合において注液口をナット締めする際、あるいは、ブラインドリベットで組み付ける際に嵌合部70,73を利用してもよい。具体的には、二次電池の他部品を組み付ける際に治具を差し込んで誤組付を検出できる。また、電池パック(モジュール)を組み付ける際に嵌合部70,73で誤組付を検出してもよい。さらに、二次電池の運搬治具や(他部品の)組付治具が嵌合部70,73に合わないと正規に組み付かないようにしてもよい。
【0055】
・端子30,31はケースの蓋体13にナット締結したが、かしめにより端子30,31をケースの蓋体13に固定してもよい。
・蓄電装置はニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。