JP2012150985A - 電池蓋部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、部品点数が少なく、かつ材料歩留まりの高い電極端子を備える電池蓋部材を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の電池蓋部材（１０）は、一対の電極端子（４０）が貫通して蓋体（３０）に固定されている電池蓋部材であって、電極端子は、電極に導通する集電端子部（４２）と、蓋体を貫通する棒状の貫通部（４３）と、その貫通部を軸として円盤状に展延するフランジ部（４３ｃ）と、外部の接続部材に接続される外部端子部（４４）とを一の棒体から塑性加工により一体に形成されてなり、フランジ部と、このフランジ部と協働して蓋体を挟持する係合部材（７０）とでその蓋体に固定されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電極端子が貫通した蓋体を備え電池容器の開口部を封止する電池蓋部材に関する。

近年、携帯型電子機器、電気自動車などの動力源電源として、大容量・高出力でエネルギ密度の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。

このリチウムイオン二次電池は、発電要素となる巻取り電極体を非水電解液とともに電池容器内に電池蓋部材によって密封して構成されている。

図９に電池蓋部材の分解組み立て図を示す。電池蓋部材１００は、一対の電極端子１４０が貫通した状態で蓋体１３０に固定されて構成されている。電極端子１４０は、容器の内部で電極体に接続する集電端子１４２と容器の外部で接続部材１６０に接続される外部端子（Ｚ端子とも云う）１４４とからなり、集電端子１４２と外部端子１４４とは集電端子１４２に設けられた蓋体１３０を貫通するリベット部１４３によってカシメられて連結されると共に、蓋体１３０に強固に固定されている。電極端子１４０と蓋体１３０との間には、シールゴム１５２、樹脂製のロアガスケット１５３、および樹脂製のアッパガスケット１５４が介装されている。

しかし、このような構成の電池蓋部材１００は、多くの部品からなるためにコストが嵩むという問題があった。また、電極端子１４０は、集電端子１４２と外部端子１４４とをリベット部１４３のカシメ密着で一体化したものであり、集電端子１４２と外部端子１４４との導通性について、その信頼性が低いといった課題があった。

ところで、集電端子１４２は形状的にリベット部１４３とそれ以外の部分（一般部）１４１に大別できる。一般部１４１については、電気を伝えるために最低限必要な断面積を確保すればよいため、元の板材は薄肉のものでもよいが、リベット部１４３はリベット形状のために材料を大きく流動させる必要があり、一般部１４１と比べて厚い材料が必要であり、結果として無駄な材料の割合が多くなって集電端子１４２の製造における材料歩留まりが悪いという問題もあった。

特許文献１は、集電端子とＺ端子の接続部構造を簡易なものとして部品点数の低減を図っている。しかし、材料歩留まりや集電端子とＺ端子との導通性に対する信頼性の向上に関しては寄与するところが少ない。

特開平１１−３２９３８０号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく、かつ、導電性の信頼性と材料歩留まりの高い電極端子を備える電池蓋部材を提供することを課題とする。

本発明の電池蓋部材は、一対の電極端子が貫通して蓋体に固定されている電池蓋部材であって、電極端子は、電極に導通する集電端子部と、蓋体を貫通する棒状の貫通部と、その貫通部を軸として円盤状に展延するフランジ部と、外部の接続部材に接続される外部端子部とを一の棒体から塑性加工により一体に形成されてなり、フランジ部と、このフランジ部と協働して蓋体を挟持する係合部材とでその蓋体に固定されていることを特徴とする。

本発明の電池蓋部材において、係合部材は、棒状の貫通部に刻設された係合溝に係合される止め輪であることが望ましい。

また、本発明の電池蓋部材において、貫通部と蓋体との隙間をシールするシール部材がフランジ部と蓋体との間に介装されていることが好ましい。

本発明の電池蓋部材は、一の棒体から塑性加工により一体に形成された電極端子が蓋体に固定されてなるので、従来の構成に比べて部品点数を大幅に削減することができる。また、電極端子は一の棒状の材料から一体的に形成されるので、２部品をカシメによって一体化していた従来の電極端子に比べて材料歩留まりが高い。さらに、電極端子における導通性の問題は解消されるので、導通検査を不要とすることができる。

電極端子の貫通部に刻設された溝部に止め輪を係合して電極端子を固定する態様では、止め輪はフランジ部と共に蓋体を強固に挟持することができるので、蓋体に対して安定した電極端子の固定剛性を得ることができる。また、固定構造が簡単であるので部品間のバラツキが少なく精度よく固定することができる。

また、フランジ部と蓋体との間にシール部材を介装することにより、電極端子の棒状の貫通部と貫通している蓋体との隙間を確実にシールして、電池蓋部材のシール性を向上することができる。

リチウムイオン二次電池の構成を示す概略構成図である。 実施形態の電池蓋部材を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 実施形態に係る電極端子の斜視図である。 実施形態の電池蓋部材の加工工程を説明する説明図である。 実施形態の電池蓋部材の加工工程を説明する説明図である。 実施形態の電池蓋部材の加工工程を説明する説明図である。 電極端子の回転防止手段を示す斜視図である。 従来の電池蓋部材を説明する分解組み立て図である。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、リチウムイオン二次電池１の構成を示す概略構成図である。図２は、本実施形態の電池蓋部材１０を示す斜視図であり、そのＡ−Ａ断面を図３に示す。

図１に示されるように、リチウムイオン二次電池１は、略直方体状の容器２と、扁平状に巻回され容器２に収容された電極体４と、電極体４の軸方向両端部（図１の左右端部）に接続される一対の電極端子４０と、容器２の外部でこの電極端子４０に電気的に接続される接続部材６０とを備える。容器２には図示しない電解液が収容されており、この電極体４は電解液に浸漬されている。

容器２は、上端に開口部を有する箱状の容器本体２０と、その開口部に取り付けられて容器本体２０を封止する蓋体３０とを備えている。そして、この蓋体３０の両端部に一対の電極端子４０がそれぞれ貫通して固定されて図２に示す電池蓋部材１０とされている。

電池蓋部材１０は、蓋体３０の長手方向を二分する軸Ｌに対してほぼ対称に形成されているので、以後、図２の主として左側半分について説明する。

図３に示すように、電極端子４０と蓋体３０との間にはシール部材５０（蓋体３０の内側にはシールゴム５２、蓋体３０の外側には樹脂ガスケット５４）が介装されており、電極端子４０は、これらのシール部材５０を介して係合部材７０によって蓋体３０に固定されている。

ここで、本実施形態に係る電極端子について説明する。図４に電極端子４０の斜視図を示す。電極端子４０は、電極体４の端部に接合される扁平な集電端子部４２と、接続部材６０と接続される外部端子部４４と、集電端子部４２と外部端子部４４とを連結し、蓋体３０を貫通する貫通部４３とからなる。

貫通部４３は、集電端子部４２の上端部から蓋体３０の短辺方向にほぼ水平に延びる屈曲部４３ａと、この屈曲部４３ａの端部からほぼ垂直に上方へ延びる棒状の垂直部４３ｂとからなっている。垂直部４３ｂには、この垂直部４３ｂを軸として水平方向に円盤状に展延するフランジ部４３ｃが形成されている。そして、フランジ部４３ｃの上方の垂直部４３ｂ外周には、係合部材７０（Ｅ形止め輪）を係合する係合溝４３ｄが刻設されている。垂直部４３ｂは扁平で水平方向に延びる外部端子部４４に連続しており、外部端子部４４には接続部材６０を挿通する挿通孔４４ａが設けられている。

以上のような電極端子４０を備える電池蓋部材１０は、電極端子４０の材料である棒体４００と容器本体２０を封止する蓋体３０とから、図５〜７に示すようにして作製することができる。

図５に示すように、まず（ａ）電極端子４０の材料である円柱状の棒体４００を準備する。次に、（ｂ）鍛造加工で棒体４００の長手方向の材料を流動させてフランジ部４３ｃを形成する。ここで、棒体４００の外径をｄ、フランジ部４３ｃの外径をＤとしてＤ／ｄは１．５〜２．５とするとよい。フランジ部４３ｃはシール部材５２の着座部であるので、Ｄ／ｄが１．５未満では十分なシール性を得ることができない。また、電極端子４０の蓋体３０に対する十分な固定剛性が得られない。なお、フランジ部４３ｃの外径Ｄが蓋体３０の短辺の長さ未満であることは言うまでもない。続いてフランジ部４３ｃ上方の棒体上部４０２の外周面に係合溝４３ｄを刻設する。係合溝４３ｄは、切削によって形成してもよいが、プレスによって印刻してもよい。その後、（ｃ）フランジ部４３ｃの下方の棒体下部４０４に曲げ加工を施して所定の屈曲部４３ａを形成する。

次に、屈曲部４３ａの下方の棒体下部４０４を扁平にプレス加工するとともに曲げ加工を施して、所定の集電端子部４２（図６）を形成し加工途中の電極端子４１０を得る。そして、図６（ａ）に示すように、加工途中の電極端子４１０の棒体上部４０２へ、シールゴム５２、蓋体３０、樹脂ガスケット５４を順に挿通してフランジ部４３ｃ上に積層する。しかる後に係合溝４３ｄへ係合部材７０を係合して図６（ｂ）に示すように加工途中の電極端子４１０を蓋体３０に固定する。なお、このときのシールゴム５２の圧縮率が２０〜５０％となることが望ましい。シールゴム５２の圧縮率が２０％未満では、十分なシール性が確保できない。一方、５０％を超えて高いと、圧縮によりゴムが割れることがある。より好ましくは、３０〜４０％である。係合部材７０としては特に限定はなく、Ｅ形止め輪やグリップ止め輪などの止め輪を用いることができる。

次に、図７（ａ）に示すように、蓋体３０の外側に突出している棒体上部４０２をプレスして平板状となし、（ｂ）水平に曲げるとともに、挿通孔４４ａを打ち抜いて外部端子部４４を形成する。そして、挿通孔４４ａに対応する蓋体３０の上面に接続部材６０を固定する固定部材６２（図２）を配置する。固定部材６２は、例えば、接続部材６０を螺着するナットがインサートされた樹脂部材である。

本実施形態の電池蓋部材１０は、電極端子４０が棒体４００から一体に形成されていることを除いては、従来技術と同様にすることができる。例えば、棒体４００の材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金からなる群より選ばれる金属を適宜採用すればよい。また、フランジ部４３ｃと蓋体３０との間に介挿されるシールゴム５２も従来技術と同様にＥＰＤＭやＮＢＲを好適に用いればよい。

以上のようにして形成される本実施形態の電池蓋部材１０において、電極端子４０は、一本の棒体４００を所定の形状に塑性加工して得られるので、従来の電極端子のように一部分（例えば、リベット部）を形成するための余分な材料を準備する必要がない。従って、複数の部品（リベット端子とＺ形状端子）をカシメによって一体化していた従来の電極端子に比べて電極端子の材料歩留まりが高い。また、集電端子部から外部端子部への導通性の問題は解消されるので、導通検査を不要とすることができる。

本発明の電池蓋部材は、上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更してもよい。

例えば、図８に示すように、樹脂ガスケット５４に段差部５４ａを設ける。この段差部５４ａを設けることにより、係合部材７０の端部が段差部５４ａに干渉されて、電極端子４０が棒状の貫通部４３ｂを軸として樹脂ガスケット５４に対して回転することを防止することができる。

また、上記の実施の形態では、樹脂ガスケット５４と固定部材６２とを別体としているが、樹脂ガスケット５４と固定部材６２とを一体に形成した一部品としてもよい。一体化することでさらに部品点数を低減することができる。

本発明の電池蓋部材は、携帯型電子機器、電気自動車などの動力源電源としての角型の密閉型蓄電池の電池蓋部材として好適である。

１：リチウムイオン二次電池 ２：容器 ４：電極体 １０：電池蓋部材 ２０：容器本体 ３０：蓋体 ４０：電極端子 ４２：集電端子部 ４３：貫通部 ４３ａ：屈曲部 ４３ｂ：垂直部 ４３ｃ：フランジ部 ４３ｄ：係合溝 ４４：外部端子部 ４４ａ：挿通孔 ５０：シール部材 ５２：シールゴム ５４：樹脂ガスケット ５４ａ：段差部 ６０：接続部材 ６２：固定部材 ７０：係合部材 ４００：棒体

Claims (3)

1. 一対の電極端子が貫通して蓋体に装着されている電池蓋部材であって、
   前記電極端子は、電極に導通する集電端子部と、前記蓋体を貫通する棒状の貫通部と、該貫通部を軸として円盤状に展延するフランジ部と、外部の接続部材に接続される外部端子部とを一の棒体から塑性加工により一体に形成されてなり、
   該フランジ部と、該フランジ部と協働して前記蓋体を挟持する係合部材とで該蓋体に固定されていることを特徴とする電池蓋部材。
2. 前記係合部材は、前記貫通部に刻設された係合溝部に係合される止め輪である請求項１に記載の電池蓋部材。
3. 前記貫通部と前記蓋体との隙間をシールするシール部材が前記フランジ部と前記蓋体との間に介装されている請求項１または２に記載の電池蓋部材。

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