特開 2024-74372 蓄電デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024074372

(43)【公開日】2024-05-31

(54)【発明の名称】蓄電デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/593 20210101AFI20240524BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240524BHJP

   H01M 50/176 20210101ALI20240524BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20240524BHJP

   H01M 50/553 20210101ALI20240524BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

H01M50/593

H01M50/588

H01M50/176

H01M50/15

H01M50/553

H01M50/55 101

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022185482

(22)【出願日】2022-11-21

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】江原 強

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友紀

(72)【発明者】

【氏名】土屋 詔一

(72)【発明者】

【氏名】浅井 正孝

(72)【発明者】

【氏名】浅野 剛史

(72)【発明者】

【氏名】内村 将大

(72)【発明者】

【氏名】瀧本 崇志

(72)【発明者】

【氏名】松本 繁

(72)【発明者】

【氏名】永野 泰章

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011CC06

5H011DD13

5H011EE01

5H011FF03

5H043AA04

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA12

5H043GA23

5H043GA26

5H043JA01D

5H043JA02

5H043KA22D

5H043KA45D

5H043LA02

(57)【要約】

【課題】樹脂部材の全体を大きくすることなく、端子部材の端子外表面とケース部材のケース外表面との間の電気絶縁性を高くできる蓄電デバイスを提供すること。
【解決手段】蓄電デバイス１は、ケース部材２２と、ケース部材２２の挿通孔２２ａ，２２ｂ内に挿通された端子部材４０，５０と、ケース部材２２に端子部材４０，５０を固定する樹脂部材６０，７０とを備える。樹脂部材６０，７０は、ケース部材２２の外側ＥＨに露出した樹脂外表面６０ｍ，７０ｍに、端子部材４０，５０の外側ＥＨに露出した端子外表面４１ｍ，５１ｍから、ケース部材２２の外側ＥＨに露出したケース外表面２２ｍに至る沿面距離ＭＬを長くする凹部６３，７３及び凸部の少なくともいずれかを有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

挿通孔を有するケース部材と、
上記ケース部材の上記挿通孔内に挿通された端子部材と、
上記ケース部材と上記端子部材との間を絶縁しつつ、上記ケース部材及び上記端子部材にそれぞれ接合し、上記ケース部材に上記端子部材を固定する樹脂部材と、を備える
蓄電デバイスであって、
上記樹脂部材は、
上記ケース部材の外側に露出した樹脂外表面に、上記端子部材のうち上記ケース部材の上記外側に露出した端子外表面から、上記ケース部材の上記外側に露出したケース外表面に至る沿面距離を長くする凹部及び凸部の少なくともいずれかを有する
蓄電デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電デバイスであって、
前記端子部材は、
前記ケース部材の外側に位置し、前記端子外表面をなす平面状の端子天面を含む端子外側部を有し、
前記樹脂部材は、
上記ケース部材の上記外側に位置し、上記端子部材の上記端子外側部の周囲を取り囲む枠状で、上記端子外側部の上記端子天面と面一の枠頂面を含む樹脂外側枠状部を有し、
前記樹脂外表面のうち上記枠頂面に、上記端子天面の周囲を取り囲む環状の前記凹部を有する
蓄電デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケースの一部をなすケース部材に、樹脂部材を介して端子部材が固定された、電池やキャパシタなどの蓄電デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電デバイスとして、直方体箱状のケースに樹脂部材を介して正負の端子部材がそれぞれ固設された角形の電池が知られている。具体的には、ケースは、矩形環状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、開口部を閉塞する形態で本体部材に全周にわたり接合された矩形板状の蓋部材とからなる。また正負の端子部材は、蓋部材に設けた一対の挿通孔内にそれぞれ挿通されて、ケースの内部から外部に延びている。そして一対の樹脂部材が、それぞれ、蓋部材と端子部材との間を絶縁しつつ、蓋部材及び端子部材に接合し、蓋部材に端子部材を固定している。関連する従来技術として、例えば特許文献１，２が挙げられる（特許文献１の図１、図２、段落（００１８）等、及び、特許文献２の図１～図３、段落（００８０）等を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２７２３２４号公報

【特許文献2】特開２０１８－０９７９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の電池において、端子部材のうち蓋部材（ケース部材）の外側に露出した端子外表面と、蓋部材（ケース部材）の外側に露出したケース外表面との間の電気絶縁性を高くしたい。埃や水分が電池に付着することにより、端子外表面とケース外表面との間の電気絶縁性が低下する恐れがあるからである。一方、電池を設計する際の種々の制約から、樹脂部材の全体を大きくして、端子外表面とケース外表面との間の電気絶縁性を上げることが難しい場合もある。

【0005】

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、樹脂部材の全体を大きくすることなく、端子部材の端子外表面とケース部材のケース外表面との間の電気絶縁性を高くすることができる蓄電デバイスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記課題を解決するための本発明の一態様は、挿通孔を有するケース部材と、上記ケース部材の上記挿通孔内に挿通された端子部材と、上記ケース部材と上記端子部材との間を絶縁しつつ、上記ケース部材及び上記端子部材にそれぞれ接合し、上記ケース部材に上記端子部材を固定する樹脂部材と、を備える蓄電デバイスであって、上記樹脂部材は、上記ケース部材の外側に露出した樹脂外表面に、上記端子部材のうち上記ケース部材の上記外側に露出した端子外表面から、上記ケース部材の上記外側に露出したケース外表面に至る沿面距離を長くする凹部及び凸部の少なくともいずれかを有する蓄電デバイスである。

【0007】

上述の蓄電デバイスでは、樹脂部材の樹脂外表面に、端子部材の端子外表面からケース部材のケース外表面に至る沿面距離を長くする凹部及び凸部の少なくともいずれかを有する。これにより、樹脂部材の全体を大きくすることなく、端子部材の端子外表面とケース部材のケース外表面との間の電気絶縁性を高くすることができる。
なお、上述の凹部や凸部は、端子外表面の周囲を取り囲むように環状に樹脂外表面に設けるのが好ましい。全周にわたって端子外表面とケース外表面との間の沿面距離を長くして、全周にわたって端子天面とケース外表面との間の電気絶縁性を高くできるからである。

【0008】

（２）更に（１）に記載の蓄電デバイスであって、前記端子部材は、前記ケース部材の外側に位置し、前記端子外表面をなす平面状の端子天面を含む端子外側部を有し、前記樹脂部材は、上記ケース部材の上記外側に位置し、上記端子部材の上記端子外側部の周囲を取り囲む枠状で、上記端子外側部の上記端子天面と面一の枠頂面を含む樹脂外側枠状部を有し、前記樹脂外表面のうち上記枠頂面に、上記端子天面の周囲を取り囲む環状の前記凹部を有する蓄電デバイスとすると良い。

【0009】

上述の蓄電デバイスでは、樹脂部材の樹脂外表面のうち樹脂外側枠状部の枠頂面に、端子天面の周囲を取り囲む凹部を設けている。このため、枠頂面に凸部を設ける場合にように、樹脂部材の一部が端子天面よりも外側に飛び出すことがなく、端子天面へのバスバ等の接続を邪魔せずに、端子天面とケース外表面との間の沿面距離を稼ぐことができる。また全周にわたって端子天面とケース外表面との間の沿面距離を長くして、全周にわたって端子天面とケース外表面との間の電気絶縁性を高くすることができる。
なお、環状の凹部は、枠頂面に一重に設けるほか、二重以上に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係る電池の斜視図である。

【図2】実施形態１に係る電池の電池高さ方向及び電池幅方向に沿う断面図である。

【図3】実施形態１に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の部分拡大上面図である。

【図4】実施形態１に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の、図３及び図５におけるＡ－Ａ矢視断面図である。

【図5】実施形態１に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の、図３及び図４におけるＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図6】実施形態２に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の部分拡大上面図である。

【図7】実施形態２に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の、図６及び図８におけるＡ－Ａ矢視断面図である。

【図8】実施形態２に係る電池のうち、端子部材及び樹脂部材の近傍の、図６及び図７におけるＢ－Ｂ矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態１に係る電池（蓄電デバイス）１の斜視図を、図２に電池１の断面図を示す。また図３に端子部材５０及び樹脂部材６０の近傍の部分拡大上面図を、図４及び図５に端子部材５０及び樹脂部材６０の近傍の部分拡大断面図を示す。なお、以下では、電池１の電池高さ方向ＡＨ、電池幅方向ＢＨ及び電池厚み方向ＣＨを、図１～図５に示す方向と定めて説明する。この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型（直方体状）で密閉型のリチウムイオン二次電池である。

【0012】

電池１は、ケース１０と、ケース１０内に収容された扁平捲回型の電極体３０と、ケース１０のケース上部１１（蓋部材２２）にそれぞれ支持された正極の端子部材４０及び負極の端子部材５０等から構成されている。電極体３０は、ケース１０内で、絶縁フィルムからなり、電池高さ方向ＡＨの上側ＡＨ１に開口する袋状の絶縁ホルダ５に覆われている。またケース１０内には、電解液３が収容されており、その一部は電極体３０内に含浸され、残りはケース１０のケース底部１２上に溜まっている。

【0013】

このうちケース１０は、金属（本実施形態１ではアルミニウム）からなる直方体箱状であり、電池高さ方向ＡＨの上側ＡＨ１に位置する矩形状のケース上部１１と、これに対向し、電池高さ方向ＡＨの下側ＡＨ２に位置する矩形状のケース底部１２と、これらの間を結ぶ４つの矩形状のケース側部１３，１４，１５，１６とを有する。このケース１０は、上側ＡＨ１に矩形環状の開口部２１ｃを有する有底角筒状の本体部材２１と、開口部２１ｃを閉塞する形態で本体部材２１に全周にわたりレーザ溶接された矩形板状の蓋部材（ケース部材）２２とから構成されている。

【0014】

ケース上部１１（蓋部材２２）には、ケース１０の内圧が開弁圧を超えたときに破断して開弁する安全弁２８が設けられている。また蓋部材２２には、ケース１０の内外を連通する注液孔２２ｋが設けられており、アルミニウムからなる円板状の封止部材２９で気密に封止されている。
更に蓋部材２２のうち、電池幅方向ＢＨの一方側ＢＨ１及び他方側ＢＨ２の端部近傍には、それぞれ矩形状の挿通孔２２ａ，２２ｂが設けられている。一方の挿通孔２２ａ内には、アルミニウムからなる正極の端子部材４０が挿通されており、樹脂部材６０を介してケース１０と絶縁された状態で蓋部材２２に固設されている。また他方の挿通孔２２ｂ内には、銅からなる負極の端子部材５０が挿通されており、樹脂部材７０を介してケース１０と絶縁された状態で蓋部材２２に固設されている。

【0015】

これらの端子部材４０，５０は、それぞれ、金属板（正極の端子部材４０はアルミニウム板、負極の端子部材５０は銅板）を所定形状に打ち抜いて屈曲加工をしたものであり、蓋部材２２の外側ＥＨに位置する端子外側部４１，５１と、主にケース１０内に位置し、挿通孔２２ａ，２２ｂ内を経由して端子外側部４１，５１に繋がる端子内側部４２，５２とを有する。端子外側部４１，５１は、矩形平板状であり、全体が露出した矩形平面状の端子天面４１ｍ，５１ｍを有する。本実施形態１では、この端子天面４１ｍ，５１ｍが、端子部材４０，５０のうち蓋部材２２の外側ＥＨに露出した端子外表面をなす。また正極の端子内側部４２は、ケース１０内で電極体３０の後述する正極集電部３３に接合し導通している。一方、負極の端子内側部５２は、ケース１０内で電極体３０の後述する負極集電部３６に接合し導通している。

【0016】

次に樹脂部材６０，７０について説明する。正極の樹脂部材６０は、蓋部材２２と端子部材４０との間を絶縁しつつ、蓋部材２２及び端子部材４０にそれぞれ接合し、蓋部材２２に端子部材４０を固定している。また負極の樹脂部材７０は、蓋部材２２と端子部材５０との間を絶縁しつつ、蓋部材２２及び端子部材５０にそれぞれ接合し、蓋部材２２に端子部材５０を固定している。

【0017】

これらの樹脂部材６０，７０は、蓋部材２２の挿通孔２２ａ，２２ｂ内に端子部材４０，５０をそれぞれ挿通した状態でインサート成形を行うことにより形成されている。樹脂部材６０，７０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなり、蓋部材２２の外側ＥＨに位置する樹脂外側枠状部６１，７１と、ケース１０の内部及び蓋部材２２の挿通孔２２ａ，２２ｂ内に位置し、樹脂外側枠状部６１，７１に繋がる樹脂内側部６２，７２とを有する。樹脂外側枠状部６１，７１は、端子部材４０，５０の端子外側部４１，５１と蓋部材２２との間を絶縁している。一方、樹脂内側部６２，７２は、端子部材４０，５０の端子内側部４２，５２と蓋部材２２との間を絶縁している。

【0018】

樹脂外側枠状部６１，７１は、端子部材４０，５０の端子外側部４１，５１の周囲を取り囲む枠状であり、端子外側部４１，５１の端子天面４１ｍ，５１ｍと面一の枠頂面６１ｍａ，７１ｍａと、この枠頂面６１ｍａ，７１ｍａの周縁から下側ＡＨ２に延びる枠側面６１ｍｂ，７１ｍｂとを有する。本実施形態１では、これら枠頂面６１ｍａ，７１ｍａ及び枠側面６１ｍｂ，７１ｍｂが、樹脂部材６０，７０のうちケース部材２２の外側ＥＨに露出した樹脂外表面６０ｍ，７０ｍに該当する。

【0019】

樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍ、詳細には、樹脂外表面６０ｍ，７０ｍのうち樹脂外側枠状部６１，７１の枠頂面６１ｍａ，７１ｍａには、端子天面４１ｍ，５１ｍの周囲を取り囲む矩形環状で、断面がＶ字状をなす凹部６３，７３が形成されている。このような凹部６３，７３を設けることにより、端子部材４０，５０の端子天面４１ｍ，５１ｍから、蓋部材２２の外側ＥＨに露出した蓋外表面（ケース外表面）２２ｍに至る沿面距離ＭＬが、凹部６３，７３を設けない場合よりも長くなっている。

【0020】

次に電極体３０について説明する。この電極体３０は、帯状の正極板３１と帯状の負極板３４とを、帯状で樹脂製の多孔質膜からなる一対のセパレータ３７を介して互いに重ね、円筒状に捲回した後に、扁平状にプレスしたものである。電極体３０は、横倒しの状態でケース１０内に収容されている。電極体３０のうち、電池幅方向ＢＨの一方側ＢＨ１の端部は、正極板３１の正極集電箔３２が渦巻き状をなして突出した正極集電部３３である。この正極集電部３３は、正極の端子部材４０の端子内側部４２に接合している。また電極体３０のうち、電池幅方向ＢＨの他方側ＢＨ２の端部は、負極板３４の負極集電箔３５が渦巻き状をなして突出した負極集電部３６である。この負極集電部３６は、負極の端子部材５０の端子内側部５２に接合している。

【0021】

以上で説明したように、電池１では、樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍに、端子部材４０，５０の端子天面（端子外表面）４１ｍ，５１ｍから蓋部材２２の蓋外表面２２ｍに至る沿面距離ＭＬを長くする凹部６３，７３を有する。これにより、樹脂部材６０，７０の全体を大きくすることなく、端子部材４０，５０の端子天面４１ｍ，５１ｍと蓋部材２２の蓋外表面２２ｍとの間の電気絶縁性を高くすることができる。

【0022】

更に本実施形態１では、樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍのうち樹脂外側枠状部６１，７１の枠頂面６１ｍａ，７１ｍａに、端子天面４１ｍ，５１ｍの周囲を取り囲む環状の凹部６３，７３を設けている。このため、枠頂面６１ｍａ，７１ｍａに凸部６５，７５を設けた、後述する実施形態２の電池１００のように、樹脂部材６０，７０の一部が端子天面４１ｍ，５１ｍよりも外側ＥＨに飛び出すことがなく、端子天面４１ｍ，５１ｍへのバスバ（不図示）の接続を邪魔せずに、端子天面４１ｍ，５１ｍと蓋外表面２２ｍとの間の沿面距離ＭＬを稼ぐことができる。また全周にわたって端子天面４１ｍ，５１ｍと蓋外表面２２ｍとの間の沿面距離ＭＬを長くして、全周にわたって端子天面４１ｍ，５１ｍと蓋外表面２２ｍとの間の電気絶縁性を高くすることができる。

【0023】

（実施形態２）
次いで、第２の実施形態について説明する（図６～図８参照）。なお、実施形態１と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。実施形態１の電池１では、樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍの枠頂面６１ｍａ，７１ｍａに、沿面距離ＭＬを長くする凹部６３，７３を設けた。これに対し、本実施形態２の電池１００では、樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍの枠頂面６１ｍａ，７１ｍａに、沿面距離ＭＬを長くする凸部６５，７５を設ける点が異なる。

【0024】

具体的には、凸部６５，７５は、樹脂部材６０，７０の樹脂外表面６０ｍ，７０ｍのうち樹脂外側枠状部６１，７１の枠頂面６１ｍａ，７１ｍａに、端子天面４１ｍ，５１ｍの周囲を取り囲む矩形環状に形成されている。これにより、端子部材４０，５０の端子天面４１ｍ，５１ｍから蓋部材２２の蓋外表面２２ｍに至る沿面距離ＭＬが、凸部６５，７５を設けない場合よりも長くなっている。

【0025】

このように本実施形態２の電池１では、樹脂外表面６０ｍ，７０ｍに、端子天面４１ｍ，５１ｍから蓋外表面２２ｍに至る沿面距離ＭＬを長くする凸部６５，７５を有するので、樹脂部材６０，７０の全体を大きくすることなく、端子天面４１ｍ，５１ｍと蓋外表面２２ｍとの間の電気絶縁性を高くすることができる。その他、実施形態１と同様な部分は、実施形態１と同様な作用効果を奏する。

【0026】

以上において、本発明を実施形態１，２に即して説明したが、本発明は実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0027】

１，１００ 電池（蓄電デバイス）
１０ ケース
２１ 本体部材
２２ 蓋部材（ケース部材）
２２ｍ 蓋外表面（ケース外表面）
２２ａ，２２ｂ 挿通孔
３０ 電極体
４０，５０ 端子部材
４１，５１ 端子外側部
４１ｍ，５１ｍ 端子天面（端子外表面）
６０，７０ 樹脂部材
６０ｍ，７０ｍ 樹脂外表面
６１，７１ 樹脂外側枠状部
６１ｍａ，７１ｍａ 枠頂面
６１ｍｂ，７１ｍｂ 枠側面
６３，７３ 凹部
６５，７５ 凸部
ＥＨ （蓋部材の）外側
ＭＬ 沿面距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】