特開 2024-80055 電池

(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】P2024080055

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/593 20210101AFI20240606BHJP

   H01M 50/176 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/557 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/188 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/193 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20240606BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

H01M50/593

H01M50/176

H01M50/55 101

H01M50/557

H01M50/533

H01M50/15

H01M50/188

H01M50/193

H01M50/184 A

H01M50/588

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192914

(22)【出願日】2022-12-01

(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

(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】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

(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】松本 繁

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

(72)【発明者】

【氏名】江原 強

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友紀

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA03

5H011AA13

5H011EE02

5H011EE04

5H011FF04

5H011HH02

5H011KK01

5H043AA04

5H043BA16

5H043BA19

5H043CA04

5H043CB04

5H043DA02

5H043DA09

5H043EA22

5H043JA02D

5H043JA09D

5H043KA22D

5H043KA45D

5H043LA02D

5H043LA21D

(57)【要約】

【課題】外装体の外側に液体が溜まりにくい電池を提供すること。
【解決手段】本開示技術に係る電池は、内部に発電要素を収納する外装体と、外装体の内部で発電要素に接続されるとともに外装体の外部に露出している端子面８１を有する端子部材８とを有する電池であって、外装体の一部であるとともに端子部材８を貫通させる貫通孔５２が形成されている導電性の封口体５と、封口体５と端子部材８との間の隙間を貫通孔５２の全周にわたって閉鎖する絶縁性の封止樹脂部材１０とを有し、封止樹脂部材１０における封口体５の外側の外形として、端子部材８の外周に繋がる外向き部１１と、外向き部１１の外側に繋がり、外向き部１１よりも急峻な傾斜により端子部材８から離れるほど封口体５の外面５１からの厚さが減少している傾斜部１２とが、いずれも端子面８１の外縁８２より外側に全周にわたって設けられているものである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電要素と、内部に前記発電要素を収納する外装体と、前記外装体の内部で前記発電要素に接続されるとともに前記外装体の外側に露出している端子面を有する端子部材とを有する電池であって、
前記外装体の一部であるとともに前記端子部材を貫通させる貫通孔が形成されている導電性の封口体と、
前記封口体と前記端子部材との間の隙間を前記貫通孔の全周にわたって閉鎖する絶縁性の封止樹脂部材とを有し、
前記封止樹脂部材における前記封口体の外側の外形として、
前記端子部材の外周に繋がる外向き部と、
前記外向き部の外側に繋がり、前記外向き部よりも急峻な傾斜により前記端子部材から離れるほど前記封口体の外面からの厚さが減少している傾斜部とが、
いずれも前記端子面の外縁より外側に全周にわたって設けられている電池。

【請求項2】

請求項１に記載の電池であって、
前記傾斜部に、
前記外向き部の外側に繋がる急峻傾斜部と、
前記急峻傾斜部の外側に繋がり外縁が前記封口体の外面に繋がる緩慢傾斜部とが含まれており、
前記急峻傾斜部の傾斜よりも前記緩慢傾斜部の傾斜がより緩やかであり、
前記急峻傾斜部および前記緩慢傾斜部がいずれも、前記端子面を囲んで全周にわたって設けられている電池。

【請求項3】

請求項２に記載の電池であって、
前記緩慢傾斜部の形状が、前記端子部材から離れるほど傾斜が緩やかとなる凹曲面である電池。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の電池であって、
前記封止樹脂部材における前記封口体の外側の外形に、前記緩慢傾斜部のさらに外側に繋がり傾斜が前記緩慢傾斜部より急峻な凸状面となっている段差箇所が含まれる電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示技術は、電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、外装体と、外装体の貫通孔を貫通した状態で設けられた端子と、を備える電池が知られている。例えば、特許文献１に開示されている電池では、端子と外装体の貫通孔との間が、絶縁性の樹脂部材によって埋められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2019-91656号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記した従来の技術には、外装体の外側に液体が溜まりやすいという問題があった。端子と外装体の貫通孔との間を埋める樹脂部材のうち、外装体の外側に露出している部分は、例えば、外装体の外面に対してほぼ垂直に切り立つ壁面を有している。例えば、環境温度の変化によって電池の外面に結露が発生した場合、水の表面張力によって、外装体の外面と樹脂部材の壁面との間に水が集まりやすい。水が外装体の外面に溜まった状態となることは、短絡等の不具合の原因となる可能性があるという問題があった。

【0005】

なお、特許文献１には、「包囲部」と「第一当接部」との間にテーパ状の「接続部」が設けられている蓄電素子が開示されている。その蓄電素子では、「接続部」によって接続されている「包囲部」と「第一当接部」とはいずれも、樹脂製の「支持部」の一部である。つまり、この「接続部」は、絶縁性の樹脂部材と導電性の外装体との接続箇所ではない。このため、水が溜まってトラッキングが発生するような場所ではない。

【0006】

本開示技術は、前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、外装体の外側に液体が溜まりにくい電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示技術の一態様における電池は、発電要素と、内部に発電要素を収納する外装体と、外装体の内部で発電要素に接続されるとともに外装体の外側に露出している端子面を有する端子部材とを有する電池であって、外装体の一部であるとともに端子部材を貫通させる貫通孔が形成されている導電性の封口体と、封口体と端子部材との間の隙間を貫通孔の全周にわたって閉鎖する絶縁性の封止樹脂部材とを有し、封止樹脂部材における封口体の外側の外形として、端子部材の外周に繋がる外向き部と、外向き部の外側に繋がり、外向き部よりも急峻な傾斜により端子部材から離れるほど封口体の外面からの厚さが減少している傾斜部とが、いずれも端子面の外縁より外側に全周にわたって設けられているものである。

【0008】

上記態様における電池では、外装体の一部である封口体と端子部材との間が封止樹脂部材によって絶縁されている。そして、封止樹脂部材における封口体の外側の外形として、外向き部とその外側の傾斜部とが設けられ、傾斜部の封口体の外面からの厚さは端子部材から離れるほど減少している。つまり、封口体の外面に接する箇所では、封止樹脂部材の厚さが小さく、液体の集まり得るスペースは小さい。これにより、外装体の外側に液体が溜まりにくい電池となっている。

【0009】

上記態様に係る電池ではさらに、傾斜部に、外向き部の外側に繋がる急峻傾斜部と、急峻傾斜部の外側に繋がり外縁が封口体の外面に繋がる緩慢傾斜部とが含まれており、急峻傾斜部の傾斜よりも緩慢傾斜部の傾斜がより緩やかであり、急峻傾斜部および緩慢傾斜部がいずれも、端子面を囲んで全周にわたって設けられていることが望ましい。このようなものであれば、封口体の外面に繋がる箇所では、全周にわたって封止樹脂部材の傾斜がより緩やかであることから、封止樹脂部材と封口体との間には液体の集まり得るスペースがほとんど無く、封口体と封止樹脂部材との間に液体が集まりにくい。

【0010】

上記いずれかの態様に係る電池ではまた、緩慢傾斜部の形状が、端子部材から離れるほど傾斜が緩やかとなる凹曲面であることが望ましい。このようになっていれば、端子部材から封止樹脂部材の外周までの距離を大きくしすぎることなく、封止樹脂部材の傾斜をより緩やかなものとできる。

【発明の効果】

【0011】

本開示技術によれば、外装体の外側に液体が溜まりにくい電池が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係る電池の外観斜視図である。

【図2】図１の電池における封口体および端子部材の斜視図である。

【図3】端子部材の箇所の断面図である。

【図4】端子部材の箇所の平面図である。

【図5】封止樹脂部材の形状の例を拡大して示す断面図である。

【図6】封止樹脂部材の傾斜部の角度の例を示す説明図である。

【図7】封止樹脂部材の断面形状の例を示す説明図である。

【図8】封止樹脂部材の断面形状の例を示す説明図である。

【図9】封止樹脂部材の断面形状の例を示す説明図である。

【図10】端子部材の箇所の平面図である。

【図11】封止樹脂部材の断面形状の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示技術を具体化した実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態に係る電池１は、概略、図１に示されるように、外装体２の内部に発電要素３を収納した二次電池である。

【0014】

図１に示すように、外装体２は、箱体４と封口体５とで構成されている。電池１は全体として平板角形状の外形のものである。図１中で上部に示す封口体５には、長手方向の両端付近に、正負の外部端子６、７が設けられている。外部端子６、７の箇所にはそれぞれ、端子部材８、９が、封止樹脂部材１０を介して取り付けられている。端子部材８、９の一面（図１中で上方を向いている面）は、それぞれ、外装体２の外部に露出しており、他の電池などとの接続に利用される端子面となっている。

【0015】

図１に示した電池１における封口体５および外部端子６、７を、図２に示す。図２に示されるものは、封口体５に端子部材８、９を取り付け、封止樹脂部材１０で固定した段階のものである。封口体５における外部端子６、７の箇所には、貫通孔が設けられており、端子部材８、９はその貫通孔を貫通して配置されている。図１の電池１では、図２中の端子部材８、９の下端部がそれぞれ、外装体２の内部で、発電要素３の正負の電極板と接続されている。電池１は、その発電要素３が箱体４に収納されて、封口体５と箱体４とが接合されたものである。

【0016】

端子部材８、９は金属部材または合金製の部材である。端子部材８、９に使用される主な金属種としては、アルミ、銅等が挙げられる。外装体２も金属部材または合金製の部材である。外装体２に使用される主な金属種としては、アルミ、ステンレス鋼等が挙げられる。つまり、端子部材８、９と、外装体２の一部である封口体５とは、いずれも導電性の部材である。封口体５と端子部材８、９との間には、それぞれ、封止樹脂部材１０が設けられている。封止樹脂部材１０は、絶縁性の合成樹脂で形成されている。

【0017】

封口体５における端子部材８の周囲の箇所を、図３の断面図と図４の平面図とに示す。図３は、図中に矢印で示すように、電池１の外部であって封口体５の外側を上方に、電池１の内部を下方に示す断面図である。図４は、端子部材８の周囲を、図３の外部側から見た図である。なお、以下の説明および各図では、端子部材８の箇所について説明するが、この構造は端子部材９の箇所でも同様である。

【0018】

図３に示すように、封口体５には、端子部材８を貫通させる貫通孔５２が形成されている。端子部材８は、貫通孔５２を通して、封口体５に接触しない位置であって、端子面８１が封口体５の外面５１よりも電池１の外部側に突出する位置に配置されている。そして、端子部材８と封口体５との間の隙間には、貫通孔５２の全周にわたって封止樹脂部材１０が設けられている。封止樹脂部材１０によって、端子部材８と封口体５とが絶縁されている。

【0019】

図３と図４に示すように、封口体５の外面５１と、端子部材８の端子面８１と、封止樹脂部材１０の一部とが、電池１の外部に露出している。端子面８１は、平面形状である。封止樹脂部材１０の露出箇所は、図４に示すように、端子面８１の外縁８２を囲んで全周にわたって設けられている。外縁８２は、端子面８１の外周であり、図４の例では、長方形の枠線となっている。封止樹脂部材１０は、図３と図４に示すように、外縁８２に繋がって、外縁８２の全周に設けられた外向き部１１と、外向き部１１の外側に繋がって、外向き部１１の全周に設けられた傾斜部１２と、を有している。

【0020】

外向き部１１と傾斜部１２との形状の詳細を、図５の断面図に示す。図５は、図中に矢印で示すように、電池１の外部を上方に、電池１の内部を下方に示す断面図である。図５では、また、図中に矢印で示すように、端子部材８に近い側を右方に、遠い側を左方に示している。図５中で封口体５の外面５１より上方に示す部分が、封口体５の外側に該当する。また、図５中で端子部材８の外縁８２およびその延長線よりも左方に示す部分が、端子部材８より外側に該当する。

【0021】

図５に示すように、外向き部１１は、端子面８１とほぼ同一面内の平面形状である。傾斜部１２は、急峻傾斜部１２１と、緩慢傾斜部１２２と、を含む。そして、急峻傾斜部１２１および緩慢傾斜部１２２のいずれも、端子面８１を囲んで全周にわたって設けられている。急峻傾斜部１２１は、外向き部１１に繋がって、外向き部１１よりも端子部材８から遠い側ほど封口体５の外面５１からの厚さが減少している部分である。緩慢傾斜部１２２は、急峻傾斜部１２１に繋がって、端子部材８から遠い側ほど封口体５の外面５１からの厚さが減少している部分であり、端子部材８から遠い側の外縁が封口体５の外面５１に繋がっている。なお、図５では、急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２とをそれぞれ破線で囲って示しているが、どこを急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２との境目と見なすかは、任意である。

【0022】

急峻傾斜部１２１および緩慢傾斜部１２２の傾斜角度の例を、図６に示す。図６に示すように、封口体５の外面５１と急峻傾斜部１２１とのなす傾斜角度θ１は、９０°より小さく、外面５１と緩慢傾斜部１２２とのなす傾斜角度θ２よりも大きい。つまり、緩慢傾斜部１２２は、急峻傾斜部１２１よりも傾斜が緩やかであって、緩やかな角度で外面５１に繋がる。なお、この図６では、外面５１との傾斜角度について図示しているが、外向き部１１や端子面８１に対しても、同様に、急峻傾斜部１２１の傾斜角度は、緩慢傾斜部１２２の傾斜角度よりも大きい。

【0023】

外向き部１１を有することで、端子部材８のうち封口体５の外面５１より電池１の外部に配置される部分は、封口体５に対して確実に保持される。さらに、傾斜部１２を有することで、外向き部１１の外側の端部から封口体５の外面５１に垂直に切り立っている形状の場合と比較して、封口体５と封止樹脂部材１０との間に液体が集まりにくい。さらに、外向き部１１のみの場合と比較すると、外面５１がより広く覆われることから、端子部材８と封口体５との露出している箇所同士の間の距離が大きく、また、介在する絶縁部材である封止樹脂部材１０による沿面距離が長く、絶縁性がより良好である。

【0024】

なお、封止樹脂部材１０は、例えば、インサート成形によって形成される。つまり、端子部材８、９を封口体５の貫通孔５２に貫通させた状態で金型中に配置し、その金型を用いて合成樹脂を射出成形することで、図２に示したように、封止樹脂部材１０が形成される。図２等に示した封止樹脂部材１０の形状は、インサート成形に用いる金型の形状によって実現される。

【0025】

傾斜部１２の断面形状は、急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２とで曲率が等しい円弧状の凹曲面、すなわち円柱面であっても良いし、途中で曲率が変化するスプライン曲線状の凹曲面であっても良い。このように、緩慢傾斜部１２２の形状が、端子部材８から離れるほど傾斜が緩やかとなる凹曲面であれば、端子部材８から封止樹脂部材１０の外縁までの外面５１上での距離を大きくすることなく、外縁における外面５１とのなす角度を小さくできる。

【0026】

また、傾斜部１２は、急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２とを有するとしたが、これらに分かれていなくても良い。つまり、一様の傾斜を有する傾斜部１２であっても良い。ただし、急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２とを有するものとすれば、傾斜部１２の外縁における外面５１とのなす角度を小さくすることが容易となる。

【0027】

なお、傾斜部１２の断面形状は、図５と図６に示すような、連続した凹曲面形状に限らない。例えば、図７に示すように、平面形状の急峻傾斜部１２１と凹曲面形状の緩慢傾斜部１２２とが繋がった形状であっても良い。また、例えば、図８に示すように、ともに平面形状の急峻傾斜部１２１と緩慢傾斜部１２２とが繋がった形状であっても良い。これらの例でも、急峻傾斜部１２１や緩慢傾斜部１２２は、外向き部１１よりも急峻な傾斜をなし、さらに、急峻傾斜部１２１よりも緩慢傾斜部１２２の傾斜がより緩やかな傾斜となっている。

【0028】

また、傾斜部１２は、図９に示すように、緩慢傾斜部１２２のさらに外側に、緩慢傾斜部１２２に繋がる段差箇所１２３を含んでいても良い。段差箇所１２３は、緩慢傾斜部１２２よりも傾斜が急峻な凸状面となっている。例えば、製造上の都合により、意図せず僅かな段差箇所が生じることはあり得る。ただし、段差箇所１２３の外面５１からの高さＬは、例えば、外面５１と外向き部１１との面間の距離Ｈの４分の１以下であることが好ましい。小さな段差箇所１２３があっても、封口体５と封止樹脂部材１０との間には、液体が集まり得るスペースがほとんど無く、液体が集まりにくい。

【0029】

また、封止樹脂部材１０は、端子部材８の端子面８１の全周にわたって設けられていればよく、平面視での端子面８１や封止樹脂部材１０の形状は、図４に示したような四角形状に限らない。例えば、端子面８１の形状は、長方形に限らず、角丸長方形、正方形、円形、楕円形等、どのような形状でも良い。また、封止樹脂部材１０は、端子面８１の全周にわたって均一な幅を有するものに限らず、例えば、図１０に示すように部分的な凸部１０１を含んでも良いし、部分的な凹部を含んでいても良い。

【0030】

また、外向き部１１は、端子面８１と同一平面であるとしたが、例えば、図１１に示すように、外縁８２から離れるほど封口体５の外面５１に近づく向きの斜面であって、傾斜部１２よりも緩やかな傾斜の斜面であっても良い。また、外向き部１１と傾斜部１２との間は、角部が設けられる代わりに、なだらかに繋がっていても良い。

【0031】

以上詳細に説明したように本実施の形態に係る電池１では、封口体５と端子部材８、９との間が封止樹脂部材１０によって絶縁されている。そして、封止樹脂部材１０における封口体５の外部側の形状として、端子部材８、９の外周に繋がる外向き部１１と、封口体５の外面５１からの厚さが端子部材８、９から離れるほど小さい傾斜部１２と、が設けられている。従って、封止樹脂部材１０と封口体５との間には液体の集まり得るスペースがほとんど無く、外装体２の外側に液体が溜まりにくい電池１となっている。

【0032】

本実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示技術を何ら限定するものではない。従って、本開示技術は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、電池１の電池種に特段の限定はなく、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等であっても良い。また、例えば、電池１の外形形状や、発電要素３の形状、外部端子６、７の配置は、いずれも図示の例に限らない。

【0033】

また、本実施の形態では、端子部材８、９の両方に同様の形状の封止樹脂部材１０を設けるとしたが、これに限らない。本開示技術は、端子部材８、９のいずれか一方のみに適用しても良い。また、端子部材８と端子部材９とで、異なる形状の封止樹脂部材１０を設けても良い。

【0034】

また、例えば、図３では、端子面８１と封止樹脂部材１０の外向き部１１とは、同一面内にあるとしたが、端子面８１は、封止樹脂部材１０よりも外部側に突出していても良い。また、例えば、図３では、断面がＬ字状の端子部材８を示しているが、端子部材８、９の形状は、これに限らない。

【符号の説明】

【0035】

１ 電池 １０ 封止樹脂部材
２ 外装体 １１ 外向き部
３ 発電要素 １２ 傾斜部
５ 封口体
８ 端子部材
９ 端子部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】