JP5626181B2 - 密閉型電池及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型電池及びその製造方法に関する。

特許文献１には、電池のケース内から外側へ延出される内部端子と、ケース外に設けられる外部端子とをリベットかしめによって接続した密閉型電池の構成が開示されている。この構成において、電池ケースと内部端子との間に環状のシール部材を配置し、内部端子へのかしめ時にシール部材に掛かる荷重を均等にすることによって、シール性能を向上している。

特開２０１０−２８２８４８号公報

電池を使用する際、外部端子は、他の電池や外部機器（以降、「外部機器等」と記載する）と接続される。外部機器等との接続時、又は使用時の振動等により外部端子に外力が加えられる。本発明は、このような外部端子への外力に対する耐性を向上した密閉型電池を提供することを課題とする。

本発明の密閉型電池は、ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備し、前記内部端子のリベットをかしめることにより形成されるかしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側の部位のかしめ荷重が他の部位よりも大きくなるようにかしめられることで、前記外部端子の外部電極との接続側の部位で前記シール部材の圧縮率が他の部位よりも大きくなるように形成される。

前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成されることが好ましい。

本発明の密閉型電池の他の実施形態は、ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備し、前記内部端子のリベットをかしめることにより形成されるかしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成される。

本発明の密閉型電池の好ましい一実施形態は、前記外部端子は、前記内部端子のリベットと接続される金属端子と、前記外部電極と接続される外部接続端子とを有し、前記金属端子は、前記内部端子のリベットが固定される固定片と、前記固定片から屈曲されて連続し、前記固定片が連続する部位が前記ケースから離れる方向に延びる接続片と、前記接続片から屈曲されて連続し、前記外部接続端子が貫通する端子片とを含む。

本発明の密閉型電池の製造方法は、ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備する密閉型電池を製造する方法であって、前記内部端子のリベットをかしめてかしめ部を形成する工程において、前記かしめ部における前記外部端子に前記外部電極が接続される側の部位のかしめ荷重を他の部位よりも大きくすることによって、前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側で前記シール部材の圧縮率が他の部位よりも大きくなるように形成される。

前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成されることが好ましい。

本発明によれば、外部端子への外部からの外力に対する耐性を向上でき、電池使用時におけるリベットかしめ部のシール性を向上できる。

密閉型電池を示す図である。 集電端子と外部端子との接続部分を示す拡大図である。 集電端子のリベットと外部端子とのリベットかしめを示す図である。 リベットかしめにより形成されるかしめ部を示す図である。 集電端子のリベットと外部端子とのリベットかしめの別実施形態を示す図である。 集電端子のリベットと外部端子とのリベットかしめの別実施形態を示す平面図である。 集電端子のリベットと外部端子とのリベットかしめの他の実施形態を示す平面図である。

図１及び図２を参照して密閉型電池１について説明する。
密閉型電池１では、ケース２内に電極体３及び電解液４が収納され、電極体３の正極・負極と接続された内部端子である各集電端子１０と、正極・負極の各外部端子２０とがリベットかしめによって接続されている。

ケース２は、電極体３及び電解液４を収容する箱状の本体２ａと、本体２ａの開口部分を塞ぐ板状の蓋２ｂとを含む。蓋２ｂは、各集電端子１０のリベット１１が貫通可能な貫通孔２ｃを有し、その貫通孔２ｃを介してリベット１１がケース２外に延出される。
ケース２の内側において、蓋２ｂと各集電端子１０の間には、ガスケット３０が配置される。また、ケース２の外側において、蓋２ｂと各外部端子２０の間には、絶縁部材４０が配置される。

ガスケット３０は、蓋２ｂと集電端子１０との間をシールし、シール性及び絶縁性を確保するための部材である。集電端子１０のリベット１１は、ガスケット３０を貫通して蓋２ｂの貫通孔２ｃに至る。
絶縁部材４０は、蓋２ｂと外部端子２０との間の絶縁性を確保するための部材である。また、絶縁部材４０は、蓋２ｂの貫通孔２ｃと集電端子１０のリベット１１との間の絶縁性を確保する。絶縁部材４０の上面側、つまりケース２の外側において、集電端子１０と外部端子２０とがリベットかしめによって固定される。集電端子１０のリベット１１は、絶縁部材４０及び外部端子２０を貫通して、ケース２の外側に露出されている。

図２に示すように、集電端子１０のリベット１１は、ガスケット３０、貫通孔２ｃ、絶縁部材４０、外部端子２０を貫通して、ケース２の外に延出された状態でかしめられる。これにより、リベット１１の先端にかしめ部１２が形成されて、集電端子１０と外部端子２０とが電気的に接続されるとともに、集電端子１０と外部端子２０とが蓋２ｂに固定される。

図２に示すように、外部端子２０は、リベット１１と接続される金属端子２１と、金属端子２１から突出するボルト２２とを含む。金属端子２１は、クランク状に曲げられた板状の部材であり、側面視略Ｚ字型に構成される。

金属端子２１の一側は、リベット１１のかしめ部１２によって絶縁部材４０を介して蓋２ｂに固定される。金属端子２１は、その一側から他側にかけてケース２の外側に向けて（蓋２ｂから離れる方向に）曲げられ、さらにリベット１１から離れる方向に延出されている。そして、金属端子２１の他側にボルト２２が貫通した状態で固定される。このように、ボルト２２は、金属端子２１を介して、リベット１１に対してオフセットした状態で固定されている。
より詳しくは、金属端子２１は、かしめ部１２によって絶縁部材４０を介して蓋２ｂに固定される固定片２１ａと、固定片２１ａに屈曲方向に連続し、固定片２１ａに連続する部分がケース２から離れる方向に延びる接続片２１ｂと、接続片２１ｂに屈曲方向に連続して、蓋２ｂの板面に沿って固定片２１ａから離れる方向へ延出し、ボルト２２が貫通する端子片２１ｃとを含む。

ボルト２２は、おねじ部２２ａがケース２の外側に向けて突出するように固定されており、その頭部２２ｂは、絶縁部材４０の内部に配置される。密閉型電池１を使用する際には、ボルト２２のおねじ部２２ａにバスバー等の外部機器等と接続するための外部電極を挿通し、それをナット等で締結することによって、密閉型電池１の内部と外部とを電気的に接続する。

図３及び図４を参照して、集電端子１０のリベット１１へのかしめ工程について説明する。
図３（ａ）に示すように、かしめ前の状態において、リベット１１は軸方向に直線状に延びる形状を有する。リベット１１がガスケット３０、蓋２ｂの貫通孔２ｃ、絶縁部材４０、外部端子２０の金属端子２１を貫通し、ケース２（蓋２ｂ）の外側に突出した状態で治具等によって固定される。
図３（ｂ）に示すように、リベット１１の先端をかしめ工具５０によってかしめて、リベット１１のうち金属端子２１の表面よりも突出する部分を変形させてかしめ部１２を形成する。本実施形態では、かしめ工具５０としてロータリーかしめ工具を用いた例を示している。

このとき、図４に示すように、かしめ部１２のボルト２２が配置される側、すなわち外部端子２０が外部と接続される側（図示右側の領域Ａ）におけるガスケット３０の圧縮率が、その反対側（図示左側の領域Ｂ）の圧縮率よりも大きくなるようにかしめられる。つまり、領域Ａにおけるかしめ部１２の下面と集電端子１０の上面との寸法が、領域Ｂにおけるそれよりも小さくなるようにかしめられる。

言い換えれば、リベット１１のうち、ボルト２２が配置される側に対して、その反対側よりも、かしめ工具５０によるかしめ荷重が大きくなるように、又はかしめ量が多くなるようにかしめ工程が実施される。
例えば、かしめ工具５０としてロータリーかしめ工具を用いた場合は、領域Ａに相当する部位でかしめ荷重を増加させる、又は、領域Ａに相当する部位でローテーションを終了する等して、係る部位のかしめ量を多くする方法を採用できる。また、かしめ工具５０としてプレスかしめ工具を用いた場合は、リベット１１の全体をプレスしてかしめた後、別のプレス工具を用いて領域Ａに相当する部位のみを部分的にプレスすることによって、係る部位のかしめ量を多くする方法を採用できる。

このように本実施形態では、リベット１１の全周に亘って均等なかしめを行うのではなく、外部電極（バスバー等）と接続されるボルト２２が配置される側でかしめ締結力が大きくなるように非対称にかしめて、外部接続側のガスケット３０の圧縮率が他の部位よりも大きくなるようにかしめ工程を行っている。
これにより、ボルト２２に外部電極を接続する際に大きな締結力（軸力）が生じた場合、密閉型電池１の使用時に振動に起因する外力がボルト２２に生じた場合にも、ボルト２２が配置される側のかしめ部１２のかしめ締結力が大きいため、かしめ部１２の持ち上がりを防止できる。また、ボルト２２に想定以上の外力が加わり、かしめ部１２の一部が持ち上がった場合でも、ボルト２２側のガスケット３０の圧縮率を予め大きくしておくことで、一定以上の圧縮率を維持できる。
従って、外部端子２０に加えられる外力に対する耐性を向上し、リベットかしめに関するシール性の低下を抑制できる。

以上の実施形態では、かしめ部１２のかしめ量に分布を持たせることによって、ガスケット３０の圧縮率に分布を持たせて外部接続側のかしめ締結力を増加させる構成について説明したが、図５及び図６に示すように、かしめ工程によって形成されるかしめ部１２の形状を工夫することによって、外部接続側のかしめ締結力を増加させても良い。

図５及び図６に示すように、外部接続用のボルト２２が配置される側へのかしめ部１２の延出量がその他の部位よりも大きくなるようにかしめ工程を実施する。
つまり、図６に示すように上面視円形状のリベット１１に対するかしめ工程において、かしめ部１２の形状が、円形状からそのボルト２２配置側がボルト２２に向けて延出されるように（略卵型に）かしめられ、ボルト２２側のリベット径が他の部位よりも大きくなるようにかしめられる。

このように本実施形態では、かしめ部１２のボルト２２配置側の面積を大きくすることによって、かしめ部１２による金属端子２１の押さえ量がボルト２２配置側において部分的に大きくなるようにリベット１１をかしめている。
言い換えれば、リベット１１の全周に亘って均等なかしめを行うのではなく、外部電極と接続されるボルト２２が配置される側でかしめ締結力が大きくなるように非対称にかしめて、外部接続側のかしめ部１２による金属端子２１の保持力が他の部位よりも大きくなるようにかしめ工程を行っている。

これにより、ボルト２２に外部機器等の外部電極を接続する際に大きな締結力（軸力）が生じた場合、密閉型電池１の使用時に振動に起因する外力がボルト２２に生じた場合にも、ボルト２２が配置される側のかしめ部１２のかしめ締結力（かしめ部１２によって外部端子２０を保持する荷重）が大きいため、かしめ部１２の持ち上がりを防止できる。また、ボルト２２に想定以上の外力が加わり、かしめ部１２の一部が持ち上がった場合でも、ボルト２２側の保持面積を予め大きくしておくことで、一定以上のガスケット３０の圧縮率を維持できる。
従って、外部端子２０に加えられる外力に対する耐性を向上し、リベットかしめに関するシール性の低下を抑制できる。

また、図７に示すように、かしめ部１２の形状について、外部接続側（ボルト２２側）の長さを増加させてリベット径を大きくするとともに、ボルト２２側のガスケット３０の圧縮率を増加させても良い。つまり、上記二つの実施形態を組み合わせて実施しても良い。
この場合、外部端子２０に加えられる外力に対する耐性をさらに向上できる。

１：密閉型電池、２：ケース、２ｂ：蓋、１０：集電端子、１１：リベット、１２：かしめ部、２０：外部端子、２１：金属端子、２２：ボルト

Claims (6)

1. ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、
   前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、
   前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備し、
   前記内部端子のリベットをかしめることにより形成されるかしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側の部位のかしめ荷重が他の部位よりも大きくなるようにかしめられることで、前記外部端子の外部電極との接続側の部位で前記シール部材の圧縮率が他の部位よりも大きくなるように形成されることを特徴とする密閉型電池。
2. 前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成される請求項１に記載の密閉型電池。
3. ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、
   前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、
   前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備し、
   前記内部端子のリベットをかしめることにより形成されるかしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成されることを特徴とする密閉型電池。
4. 前記外部端子は、前記内部端子のリベットと接続される金属端子と、前記外部電極と接続される外部接続端子とを有し、
   前記金属端子は、前記内部端子のリベットが固定される固定片と、前記固定片から屈曲されて連続し、前記固定片が連続する部位が前記ケースから離れる方向に延びる接続片と、前記接続片から屈曲されて連続し、前記外部接続端子が貫通する端子片とを含む請求項１から３の何れか一項に記載の密閉型電池。
5. ケース内部から外部に延出されるリベットを有する内部端子と、前記内部端子のリベットをかしめることにより、前記内部端子と接続されるとともに、外部電極と接続可能な外部端子と、前記ケースと前記内部端子及び前記外部端子の間をシールするシール部材と、を具備する密閉型電池を製造する方法であって、
   前記内部端子のリベットをかしめてかしめ部を形成する工程において、
   前記かしめ部における前記外部端子に前記外部電極が接続される側の部位のかしめ荷重を他の部位よりも大きくすることによって、前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側で前記シール部材の圧縮率が他の部位よりも大きくなるように形成されることを特徴とする密閉型電池の製造方法。
6. 前記かしめ部は、前記外部端子の外部電極との接続側に延出され、その部位のリベット径が他の部位よりも大きくなるように形成される請求項５に記載の密閉型電池の製造方法。

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