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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】6241486
(24)【登録日】2017年11月17日
(45)【発行日】2017年12月6日
(54)【発明の名称】蓄電素子
(51)【国際特許分類】
H01M 2/08 20060101AFI20171127BHJP
H01M 2/30 20060101ALI20171127BHJP
H01M 2/06 20060101ALI20171127BHJP
H01M 2/04 20060101ALI20171127BHJP
【ＦＩ】
H01M2/08 A
H01M2/30 B
H01M2/06 A
H01M2/04 A
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-30317(P2016-30317)
(22)【出願日】2016年2月19日
(62)【分割の表示】特願2012-555859(P2012-555859)の分割
【原出願日】2012年1月30日
(65)【公開番号】特開2016-85997(P2016-85997A)
(43)【公開日】2016年5月19日
【審査請求日】2016年2月19日
(31)【優先権主張番号】特願2011-18541(P2011-18541)
(32)【優先日】2011年1月31日
(33)【優先権主張国】JP
【前置審査】
(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】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】白石 悠
(72)【発明者】
【氏名】上林 広和
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 瞬
【審査官】
渡部 朋也
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−２５９４５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２８３３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２８９６１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｍ ２／０８
Ｈ０１Ｍ ２／０４
Ｈ０１Ｍ ２／０６
Ｈ０１Ｍ ２／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
突起が突出する上面を備える外装体と、
板状体を有する外部端子と、
前記外装体内に配置された集電体と、
前記集電体と前記板状体とを接続する軸部と、
前記外装体内に配置され、前記集電体に接続された電極体と、
本体と突出部とを備え、前記本体は前記板状体と前記外装体の前記上面との間に配置され、前記突出部は前記本体から前記外装体の前記上面に沿って延び、前記突出部は前記外装体の前記突起が挿通されて先端が押し広げられることでかしめ接合される挿通孔を有し、前記突出部は、前記上面に直交する方向である平面視における幅が前記本体の幅よりも狭い、パッキンと
を備える蓄電素子。
板状体を有する外部端子と、
前記外装体内に配置された集電体と、
前記集電体と前記板状体とを接続する軸部と、
前記外装体内に配置され、前記集電体に接続された電極体と、
本体と突出部とを備え、前記本体は前記板状体と前記外装体の前記上面との間に配置され、前記突出部は前記本体から前記外装体の前記上面に沿って延び、前記突出部は前記外装体の前記突起が挿通されて先端が押し広げられることでかしめ接合される挿通孔を有し、前記突出部は、前記上面に直交する方向である平面視における幅が前記本体の幅よりも狭い、パッキンと
を備える蓄電素子。
【請求項2】
前記平面視で、前記挿通孔に挿通された前記突起は前記パッキンから露出している、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項3】
前記パッキンの前記本体は実質的に一定の高さを有し、前記高さは前記上面に対して直交する方向の寸法である、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項4】
前記パッキンは、複数の前記突出部を有し、
前記外装体は、複数の前記突起を有し、
前記各突起は、前記各突出部の挿通孔のそれぞれに挿通されている、請求項１に記載の蓄電素子。
前記外装体は、複数の前記突起を有し、
前記各突起は、前記各突出部の挿通孔のそれぞれに挿通されている、請求項１に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非電解質二次電池等の電池を含む蓄電素子に関する。
【背景技術】
【0002】
非水電解質二次電池等の電池では、電池容器内に収容された電極体の正極と負極は正負の集電体を介して正負の外部端子に電気的に接続されている。電池容器の上端開口を封止する蓋体の上面（外面）には、外部端子の少なくとも一部が配置されている。外部端子と蓋体の上面との間には絶縁のための上パッキンが介在している
【0003】
特許文献１に開示された電池では、上パッキンのうち外部端子が配置されている部分とは異なる部分（突出部）に蓋体の上面から上向きに突出する突起を貫通させ、蓋体の上面に対して上パッキンの回転を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９−２８３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の上パッキンが備える突出部は単なる板状である。かかる板状の突出部を設けることは、上パッキンの軽量化や上パッキンの製造に要する材料節減の要請に反する。また、確実な回り止め及び、製造時に上パッキンが蓋体から外れるのを防ぐために突起の先端を押し広げて蓋体に対して突出部をかしめ接合する場合、単なる板状の突出部では厚み方向の圧縮に対する面方向の変形（逃げ）の余地が少ない。そのため、かしめ接合時に突出部に割れ等の損傷が生じるおそれがある。換言すれば、単なる板状の突出部はかしめ接合に適さない。
【0006】
本発明は、軽量化と材料節減を図りつつパッキンの蓋体に対する回転を確実に防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の態様は、突起が突出する上面を備える外装体と、
板状体を有する外部端子と、
前記外装体内に配置された集電体と、
前記集電体と前記板状体とを接続する軸部と、
前記外装体内に配置され、前記集電体に接続された電極体と、
本体と突出部とを備え、前記本体は前記板状体と前記外装体の前記上面との間に配置され、前記突出部は前記本体から前記外装体の前記上面に沿って延び、前記突出部は前記外装体の前記突起が挿通されて先端が押し広げられることでかしめ接合される挿通孔を有し、前記突出部は、前記上面に直交する方向である平面視における幅が前記本体の幅よりも狭い、パッキンと
を備える構成としたものである。
【0008】
前記パッキンは、本体と、そこから延びる突出部とを備えた構成であり、各突出部の挿通孔に突起を挿通し、外装体に対してかしめ接合するようにしている。つまり、かしめ接合に必要な箇所として突出部を形成しただけの構成であるので、パッキンの軽量化とその製造に要する材料低減を図ることができる。また、突出部は、本体から延びているので、突起によるかしめ接合時に突出部の厚み方向の圧縮に対する面方向の変形（逃げ）の余地を確保でき、かしめ接合時のパッキンの割れ等の損傷を確実に防止できる。この結果、突出部を蓋体に対して確実にかしめ接合できるため、パッキンの外装体に対する回転を確実に防止でき、製造時にパッキンが外装体から外れることも確実に防止できる。
【0009】
前記平面視で、前記挿通孔に挿通された前記突起は前記パッキンから露出しているようにしてもよい。
【0010】
前記パッキンの前記本体は実質的に一定の高さを有し、前記高さは前記上面に対して直交する方向の寸法であるようにしてもよい。
【0011】
前記平面視で、前記本体は前記板状体から露出しているようにしてもよい。
【0012】
前記平面視で、前記本体の前記側壁は前記板状体の縁部から離れて位置しているようにしてもよい。
【0013】
外方に向かって膨出している膨出部と前記膨出部付近に位置する突起とが前記外装体に配置されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、パッキンを、本体と、そこから延びる突出部とを備えた構成とし、突出部の挿通孔に突起を挿通し、外装体に対してかしめ接合するようにしたので、パッキンの軽量化とその製造に要する材料低減を図りつつ、パッキンの外装体に対する回転を確実に防止でき、製造時にパッキンが外装体から外れることも確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係る電池の平面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る電池の縦断面図である。
【図5】蓋体を上方から見た斜視図である。
【図6】蓋体の分解斜視図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。
【図8】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。
【図9】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。
【図10】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の正極側での上パッキンに於ける平面図である。
【図11】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。
【図12】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。
【図13】本発明のさらに他の実施形態に係る電池の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
図１及び図２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た直方体状の電池容器２内に電極体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により概ね直方体状の外装体が構成されている。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。
【0018】
電極体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。電極体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。
【0020】
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（膨出部）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。係合凹部１１ａを構成する天井面の中心部分には貫通孔１１ｃが形成されている。また、係合受部１１の近傍には、その一辺（係合受部１１同士で対向する辺）に沿って所定間隔で、上面４ｂから突出する一対の突起４ｃがそれぞれ形成されている。係合受部１１、貫通孔１１ｃ及び突起４ｃは、プレス加工等により形成することができる。突起４ｃについては、従来であれば、別部材をスポット溶接する等によって形成していたが、プレス加工等により蓋体４と一体的に形成することで、部品点数が増大せず、簡単かつ安価に製作でき、しかも重量が増大することもない。但し、突起４ｃは、従来同様、別部材をスポット溶接する等により形成することも可能である。
【0021】
図において左側の係合受部１１には、負極集電体１２及び負極外部端子１４が上パッキン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。
【0022】
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。隔壁１６ａ、端子保持部１６ｂ、装着用凹部１６ｃ、及び筒状部１６ｄは、本発明における上パッキン１６の本体を構成する。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１１ｃに挿通されて係止凹部１１ａ内に進入している。
【0023】
負極下パッキン１７は、蓋体４の係合凹部１１ａ内に配置される被かしめ部１７ａと、この被カシメ部１７ａに連続して設けられた平坦部１７ｂとを備える。被カシメ部１７ａには貫通孔１７ｃが形成されている。この貫通孔１７ｃ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。
【0024】
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部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。
【0025】
銅製の板材をプレス加工して製造される負極集電体１２は、基部１２ａと、一対の脚部１２ｂ，１２ｂとを備える。基部１２ａのうち貫通孔１２ｃが形成されている部分は、係合凹部１１ａ内に収容されて負極下パッキン１７の被かしめ部１７ａの下側に重ねて配置される。貫通孔１２ｃには負極外部端子１４のリベット２２の軸部２２ｂが挿通される。脚部１２ｂ，１２ｂは台座部３４から延びて、図１にのみ模式的に示すクリップ１０により電極体３の負極５に電気的に接続され、かつ機械的に連結されている。
【0026】
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及び負極集電体１２の貫通孔１２ｃを挿通させた後に、先端を押し広げてかしめ頭部２２ｃを形成することで、負極外部端子２８、上パッキン１６、負極下パッキン１７、及び負極集電体１２の被かしめ部３３が蓋体４に対してかしめ接合されている。また、負極集電体１２の基部１２ａはリベット２２を介して負極外部端子１４の板状体２１に電気的に接続されている。
【0027】
図において右側の係合受部１１及びガイド凹部１１ｂには、正極集電体１３及び正極外部端子１５が上パッキン１６及び正極下パッキン１８を介してそれぞれ取り付けられている。
【0028】
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、正極側下パッキン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。
【0029】
正極外部端子１５はアルミニウム製で、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。
【0030】
アルミニウム製の板材をプレス加工して製造される正極集電体１３は、負極集電体１２と同様の構造を有する。正極集電体１３の基部１３ａのうち貫通孔１３ｃを設けた部分は、係合凹部１１ａ内に収容されて正極下パッキン１８に重ねて配置される。正極集電体１３の脚部１３ｂ，１３ｂは図１にのみ模式的に示すクリップ１０により電極体３の正極６に対して電気的に接続され、かつ機械的に連結されている。
【0031】
正極外部端子１５の軸部１５ｂを上パッキン１６の筒状部１６ｄ及び正極集電体１３の貫通孔１３ｃを挿通させた後に、先端を押し広げてかしめ頭部１５ｃを形成することで、正極外部端子２８、上パッキン１６、正極下パッキン１８、及び正極集電体１３の被かしめ部３３が蓋体４に対してかしめ接合されている。正極集電体１３の基部１３ａは軸部１５ｂの部分に直接接触することで正極外部端子１５に電気的に接続されている。
【0032】
以下、負極側及び正極側の上パッキン１６が蓋体４の上面４ｂ上で軸部１５ｂ，２２ｂで回転するのを防止する回り止め構造について説明する。上パッキン１６の側壁には下端開口の付近から蓋体４の上面４ｂに沿って延びる２個の舌状片（突出部）１６ｅ，１６ｅが設けられている。これらの舌状部１６ｅは間隔ｔを隔てて隣接して設けられている。個々の舌状片１６ｅには厚み方向に貫通する挿通孔１６ｆが形成されている。この挿通孔１６ｆには、蓋体４の上面４ｂから突出する突起４ｃが挿入されている。舌状片１６ｅの上面から突出している突起４ｃの先端を押し広げてかしめ頭部を形成することで、上パッキン１６の舌状部１６ｅが蓋体４に対してかしめ接合されている。
【0033】
上パッキン１６の蓋体４に対する回り止めは、上パッキン１６に例えば単一の大きな板状部を設けて複数個所を蓋体４に対してかしめ接合するのではなく、間隔ｔをあけて隣接する２個の舌状片１６ｅを設けて個々に蓋体４に対してかしめ接合している。このように回り止めのために単一の大きな板状部を設けるのでなく間隔ｔをあけて隣接する舌状片１６ｅを設けることで、上パッキン１６の軽量化とその製造に要する材料低減を図ることができる。
【0034】
２個の舌状片１６ｅ間には間隔ｔが設けられているので、突起４ｃによるかしめ接合時に個々の舌状片１６ｅの厚み方向の圧縮に対する面方向の変形（逃げ）の余地を確保できる（図１において矢印Ａで変形し得る方向を概念的に示す）。この面方向の変形の余地確保により、かしめ接合時の上パッキン１６の割れ等の損傷を確実に防止できる。その結果、舌状片１６ｅを蓋体４に対して確実にかしめ接合でき、上パッキン１６の蓋体４に対する回転を確実に防止できる。また、舌状片１６ｅを蓋体４に対して確実にかしめ接合することで、製造時に上パッキン１６が蓋体４から外れることも確実に防止できる。
【0035】
以上のように、間隔ｔをあけて隣接する２個の舌状片１６ｅを設けて個々に蓋体４に対してかしめ接合するという簡易な構成により、上パッキン１６の軽量化とその製造に要する材料低減を図りつつ、上パッキン１６の蓋体４に対する回転を確実に防止できる。
【0036】
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【0037】
例えば、前記実施形態では、上パッキン１６は、概ね四角柱状の側壁の１つから２個の舌状片１６ｅを形成したが、間隔をあけて設けられている限り３個以上の舌状片１６ｅを設けるようにしてもよい（図７では３個）。間隔は自由に設定することができ、その間隔は相違させることも可能である。複数の舌状片１６ｅをどのように配置するかも特に限定されない。必ずしも、一側壁からのみ突出させる必要はなく、例えば、図８に示すように、反対側の側壁から突出させるようにしてもよい。図８では、各舌状片１６ｅを対角位置に配置することで、回止効果をより一層有効に発揮させるようにしている。
【0038】
また、前記実施形態では、突出部としての舌状片１６ｅは概ね正方形状としたが、長方形状や楕円形状等、異なる形状の突出部を採用することもできる。
【0039】
また、前記実施形態では、蓋体４に外部端子１４，１５を設けるようにしたが、蓋体４ではなく電池容器２に外部端子１４，１５を設けることもできる。
【0040】
また、前記実施形態では、上パッキン１６の回止めを、一対の舌状片（突出部）１６ｅ，１６ｅに各突起４ｃをかしめ接合することにより行ったが、図９に示すように、舌状片１６ｅを１つとし、係合受部１１に係合する装着用凹部１６ｃに回止効果を持たせるようにしてもよい。
【0041】
また、前記実施形態では、突起４ｃの断面形状（大きさも含む）を正極側と負極側とで同一形状としたが、相違させるようにするのが好ましい。例えば、図１０に示すように、正極側と負極側とで突起４ｃの断面形状を正方形と円形に相違させ（図１０では、突起４ｃの上端部がかしめられて円形に変形した状態となっている。点線部分が元の形状であり、挿通孔１６ｆの形状である。）、上パッキン１６の舌状片１６ｅには、この形状に応じた断面形状の挿通孔１６ｆを形成するようにすればよい。これによれば、正極側と負極側とで上パッキン１６及び外部端子１４，１５を間違えて装着することを確実に防止することができる。
【0042】
また、正極側と負極側とで突起４ｃの断面形状を相違させる代わりに、突起４ｃの形成位置を相違させて（ずらせて）対応することも可能である。例えば、図１１に示すように、正極側と負極側とで、蓋体４の幅方向中心線に対する突起４ｃのズレ量を相違させてもよい。また、図１２に示すように、突起４ｃの形成位置を、係合受部１１を挟んで両側とし、幅方向の位置を正極側と負極側とで相違させるようにしてもよい。そして、前記各突起４ｃの形成位置に合わせて上パッキン１６の舌状片１６ｅの形成位置を変更することにより正極側と負極側とで上パッキン１６の装着間違いがないようにすればよい。
【0043】
また、正極側と負極側とで突起４ｃの断面形状を相違させる代わりに、正極側と負極側とで、蓋体４の正極側と負極側の係合受部１１の形状を相違させ、それぞれに装着する各上パッキン１６の装着用凹部１６ｃの形状をこれに合わせた形状としてもよい。例えば、図１３に示すように、前記実施形態では、各係合受部１１は同一の平面視略矩形状としたが、一方の係合受部１１の一端側を平面視略円弧状とし、上パッキン１６の装着用凹部１６ｃをその形状に応じたものとすればよい。
【0044】
また、前記実施形態では、上パッキン１６の構成について説明したが、外部端子１４，１５と電池容器２の間に介在する下パッキンにも採用することが可能である。
【符号の説明】
【0045】
１ 非水電解質二次電池２ 電池容器
３ 電極体
４ 蓋体
４ａ 下面
４ｂ 上面
４ｃ 突起
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 貫通孔
１３ 正極集電体
１３ａ 基部
１３ｂ 脚部
１３ｃ 貫通孔
１４ 負極外部端子
１５ 正極外部端子
１５ａ 板状体
１５ｂ 軸部
１５ｃ カシメ頭部
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 舌状部
１６ｆ 挿通孔
１７ 負極下パッキン
１７ａ 被カシメ部
１７ｂ 平坦部
１７ｃ 貫通孔
１８ 正極下パッキン
１８ａ 貫通孔
２１ 板状体
２１ａ 貫通孔
２２ リベット
２２ａ 顎部
２２ｂ 軸部
２２ｃ カシメ頭部
ｔ 間隔