JP5866621B2 - 蓋体、密閉型電池、および密閉型電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓋体、密閉型電池、および密閉型電池の製造方法の技術に関する。

密閉型電池は、例えば非水電解質二次電池が良く知られている。非水電解質二次電池は、近年、電気自動車等の車両搭載用電源、あるいは、パソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。

例えば、特許文献１に開示される非水電解質二次電池は、電極体を内部に収容する電池ケースと、電池ケースの開口部に接合される蓋体と、蓋体に挿通され、電極体と外部端子とを導通する導通部材と、を備えている。このような非水電解質二次電池では、蓋体及び導通部材が金属製であって導通性を有するため、蓋体と導通部材との間に絶縁板を密着して固定し、蓋体と導通部材とを絶縁する構成とされている。

また、このような非水電解質二次電池では、蓋体と導通部材との間に絶縁板を密着して固定するために、蓋体と絶縁板と導通部材とを工具によってかしめて固定している。しかし、現状では、蓋体と絶縁板と導通部材とを工具によってかしめて固定した後に、蓋体と導通部材との間に絶縁板が密着して固定されているかどうかの確認ができない。

さらに、このような非水電解質二次電池では、電池ケースのシール性を確保するため、蓋体と導通部材との間に絶縁板及びガスケットを密着して固定する場合がある。このような場合には、ガスケットの反力によって蓋体と導通部材との間に隙間が発生し、蓋体と絶縁板との密着、並びに、絶縁板と導通部材との密着が悪くなる。

特開２００８−０６６２５４号公報

本発明の解決しようとする課題は、蓋体と絶縁板との密着、並びに、絶縁板と導通部材との密着を良好にし、絶縁板が蓋体と導通部材との間に密着して固定されているかどうかの確認ができる蓋体、密閉型電池、および密閉型電池の製造方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内部に電極体を収容する電池ケースの開口部に接合される蓋体であって、前記蓋体は、前記蓋体に挿通され、前記蓋体に設けられる外部端子と前記電極体とを電気的に接続する導電部材と、前記蓋体と前記導電部材との間に介装され、前記蓋体と前記導電部材とを絶縁する絶縁板と、を備え、前記蓋体は前記絶縁板と接触する領域において、リベットの内径側から外径側方向にかけて平面状であり、前記絶縁板における前記蓋体との当接面及び前記導電部材との当接面には、該絶縁板の外周側縁部の位置に、前記導電部材により前記蓋体及び絶縁板がかしめられた際に前記蓋体及び導電部材に押圧されて変形する突起部が形成されているものである。
請求項２においては、請求項１記載の蓋体を備える密閉型電池である。

請求項３においては、内部に電極体を収容する電池ケースの開口部に接合される蓋体と、外部端子に接続される端子と、前記蓋体と前記導電部材との間に介装され、前記蓋体と前記導電部材とを絶縁し、前記蓋体との当接面及び前記導電部材との当接面における外周側縁部の位置に変形する突起部が形成されている絶縁板とを、前記外部端子と前記電極体とを電気的に接続する導電部材で挟んで工具によって密着して固定する、かしめ工程と、前記絶縁板が前記蓋体と前記導電部材との間に適切に密着して固定されているか前記突起部の変形により確認する確認工程と、を有する密閉型電池の製造方法である。

本発明によれば、蓋体と絶縁板との密着、並びに、絶縁板と導通部材との密着を良好にし、絶縁板が蓋体と導通部材との間に密着して固定されているかどうかの確認ができる。

リチウムイオン電池を示した模式図。 電流遮断装置を示した模式図。 絶縁板を示した模式図。

図１を用いて、リチウムイオン二次電池１０について説明する。
なお、図１では、リチウムイオン二次電池１０を断面視にて模式的に表している。

リチウムイオン二次電池１０は、本発明に係る密閉型電池の実施形態である。リチウムイオン二次電池１０は、電池ケース１５と、蓋体１６と、外部端子としての正極端子１１と、外部端子としての負極端子１２と、集電体としての捲回電極体２０と、を具備している。

電池ケース１５は、直方体形状の角型ケースに構成されている。電池ケース１５の内部には、扁平形状の捲回電極体２０及び電解液が収容されている。蓋体１６は、電池ケース１５の上部に開口される開口部を塞ぐように構成されている。蓋体１６には、外部接続用の正極端子１１と負極端子１２とが設けられている。正極端子１１及び負極端子１２の一部は蓋体１６の表面側に突出している。

集電体としての捲回電極体２０の幅方向の一側の端部には、正極集電体２１が露出している。一方、集電体としての捲回電極体２０の幅方向の他側の端部には、負極集電体２２が露出している。

正極集電体２１には、正極集電板４１の脚部４１Ｃが接合されている。一方、負極集電体２２には、負極集電板４２の脚部４２Ｃが接合されている。正極集電板４１は、捲回電極体２０の正極集電体２１と正極端子１１とを電気的に接続するための部材であり、電流遮断装置５０の構成部材としても用いられている。負極集電板４２は、捲回電極体２０の負極集電体２２と負極端子１２とを電気的に接続するための部材である。

外部端子としての正極端子１１は、Ｚ端子７１、電流遮断装置５０及び正極集電板４１を介して、捲回電極体２０の正極集電体２１と電気的に接続されている。外部端子としての負極端子１２は、Ｚ端子７２及び負極集電板４２を介して、捲回電極体２０の負極集電体２２と電気的に接続されている。

図２を用いて、電流遮断装置５０の構成について説明する。
なお、図２では、電流遮断装置５０を断面視にて模式的に表している。また、図２では、後述する第一突起部９３・９３及び第二突起部９４・９４が塑性変形した状態を表している。

電流遮断装置５０は、リチウムイオン二次電池１０の電池ケース１５内の圧力が設定圧力より高くなった場合に電流を遮断する装置である。なお、本実施形態では、電流遮断装置５０はリチウムイオン二次電池１０の正極側に設けられているが、負極側に設けることも可能である。

電流遮断装置５０は、反転板５１と、シール材５２と、導電部材としてのリベット５３と、絶縁板９０と、正極集電板４１と、を具備している。

導電部材としてのリベット５３は、銅を素材として形成され、２つの略円筒形状部である、小径部５３Ｓと、大径部５３Ｌと、を備えている。リベット５３は、蓋体１６等を密着して固定する機能と、Ｚ端子７１と正極集電板４１とを電気的に接続する機能と、反転板５１が反転する空間を形成する機能と、を有している。

リベット５３の小径部５３Ｓでは、Ｚ端子７１と、上ガスケット６０と、下ガスケット８０と、蓋体１６と、絶縁板９０とが、上端縁部５３Ａと大径縁部５３Ｂとの間で密着して固定されている。リベット５３の大径部５３Ｌ内には、反転板５１が反転する空間が形成されている。リベット５３の大径部５３Ｌの下端部には、反転板５１が溶接によって固定されている。

Ｚ端子７１は、銅を素材として形成され、正極端子１１（図１参照）とリベット５３とを電気的に接続するものである。Ｚ端子７１には開口部が形成され、リベット５３が挿通されている。

上ガスケット６０は、樹脂を素材として形成され、Ｚ端子７１と蓋体１６とを絶縁するものである。上ガスケット６０には開口部が形成され、リベット５３が挿通されている。

蓋体１６は、アルミニウムを素材として形成され、上述したように、電池ケース１５の上部に開口される開口部を塞ぐものである（図１参照）。蓋体１６には開口部が形成され、リベット５３が挿通されている。

下ガスケット８０は、樹脂を素材として形成され、後述する絶縁板９０と同様にリベット５３と蓋体１６とを絶縁するものである。下ガスケット８０は、蓋体１６とリベット５３との間に配置されている。

絶縁板９０は、樹脂を素材として形成され、リベット５３と蓋体１６とを絶縁するものである。絶縁板９０はリベット５３と蓋体１６との間に介装されている。絶縁板９０には、本体９１と、脚部９２・９２と、第一突起部９３・９３と、第二突起部９４・９４と、開口部９５と、が形成されている。なお、絶縁板９０について、詳しくは後述する。

反転板５１は、銅を素材として形成され、円盤形状に形成されている。反転板５１の略中央部分には、上面側が凹陥する部分となる凹部５１Ａが形成されている。反転板５１の周囲の縁部は、溶接によってリベット５３の大径部５３Ｌの下端部に接合されている。なお、反転板５１とリベット５３との接合は全周溶接としている。

シール材５２は、ゴムを素材として形成され、略中央部分に孔部が形成される略円盤形状に形成されている。シール材５２は、反転板５１と正極集電板４１との間に圧縮して配置されている。

正極集電板４１は、銅を素材として形成され、捲回電極体２０の正極集電体２１と反転板５１とを電気的に接続するものである。正極集電板４１は、本体４１Ａと、接続部４１Ｂと、脚部４１Ｃと、を具備している。

本体４１Ａは、円盤形状に構成され、両側が絶縁板９０の脚部９０Ａ・９０Ａに密着して固定されている。

接続部４１Ｂは、本体４１Ａの略中央部に形成される円形状に形成される切込みＣの内周側の部分である。本体４１Ａの切込みＣが形成される部分及び接続部４１Ｂの厚みは、本体４１Ａの他の部分の厚みよりも薄く形成されている。接続部４１Ｂの中央部には、孔部が形成されている。接続部４１Ｂは、反転板５１と溶接によって接合されている。

脚部４１Ｃは、本体４１Ａから下方に延出され、捲回電極体２０の正極集電体２１に溶接によって接合されている。

なお、図２に表される電流遮断装置５０の状態は、通常の状態（電流遮断装置５０が作動していない状態）であって、正極端子１１と、Ｚ端子７１と、リベット５３と、反転板５１と、正極集電板４１と、が電気的に接続されている。

一方、電池ケース１５内の圧力が設定圧力より高くなると、正極集電板４１の接続部４１Ｂと接続される反転板５１の凹部５１Ａに内側から圧力がかかり、正極集電板４１の切込みＣの部分が破断して、反転板５１が外側へ変形する。即ち、電流遮断装置５０が作動する。これにより、正極集電板４１と反転板５１とが電気的に遮断されることとなる。

図２及び図３を用いて、絶縁板９０の構成について説明する。
なお、図３では、電流遮断装置５０に組み立てられる前の絶縁板９０を断面視にて模式的に表している。

絶縁板９０は、樹脂を素材として形成され、上述したように、リベット５３と蓋体１６とを絶縁するものである。絶縁板９０には、本体９１と、脚部９２・９２と、第一突起部９３・９３と、第二突起部９４・９４と、開口部９５と、が形成されている。第一突起部９３・９３および第二突起部９４・９４は、本体９１に形成されている。

本体９１は、略中央に円形状の開口部９５が形成される略円盤形状に構成されている。本体９１は、蓋体１６とリベット５３との間に配置されている。

脚部９２・９２は、本体９１の両端から下方に向かって突出して形成されている。２つの脚部９２・９２の先端部は正極集電板４１に固定され、正極集電板４１と本体９１との間には、リベット５３の大径部５３Ｌと、反転板５１と、シール材５２とが介在しており、電流遮断装置５０が絶縁板９０により蓋体１６に固定されている。

第一突起部９３・９３は、本体９１の外周縁部における外部側面の一部が外部側（図２における上方）に向かって突出して形成されているものである。本実施形態の第一突起部９３・９３は、断面視にて矩形に形成されている。第一突起部９３・９３の突出高さは、本体９１の厚さと比較して十分小さいものとする。

第二突起部９４・９４は、本体９１の内周縁部（開口部９５側縁部）における内部側面の一部が内部側（図２における下方）に向かって突出して形成されているものである。本実施形態の第二突起部９４・９４は、断面視にて矩形に形成されている。第二突起部９４・９４の突出高さは、本体９１の厚さと比較して十分小さいものとする。

図２及び図３を用いて、絶縁板９０の作用について説明する。
リチウムイオン二次電池１０の製造工程では、リベット５３の上端縁部５３Ａと大径縁部５３Ｂとの間にＺ端子７１と、上ガスケット６０と、下ガスケット８０と、蓋体１６と、絶縁板９０とを、挟んで工具によって密着して固定している（かしめている）。

このとき、第一突起部９３が上方に向かって突出して形成されているため、蓋体１６と絶縁板９０とがかしめられた際には、樹脂である第一突起部９３がアルミニウムである蓋体１６に押圧され塑性変形する（図２参照）。第一突起部９３が蓋体１６に対して塑性変形することによって、第一突起部９３が蓋体１６に圧着することとなり、絶縁板９０と蓋体１６とが塑性変形した第一突起部９３を介して固定され、絶縁板９０と蓋体１６とが確実に密着されることになる。

また、第一突起部９３が絶縁板９０の外周縁側において形成されているため、蓋体１６と絶縁板９０とがかしめられた際には、塑性変形した第一突起部９３を外部から目視確認することができる。

同時に、第二突起部９４が下方に向かって突出して形成されているため、絶縁板９０とリベット９３がかしめられた際には、樹脂である第二突起部９４が銅であるリベット５３に押圧され塑性変形する（図２参照）。第二突起部９４がリベット５３に対して塑性変形することによって、第二突起部９４がリベット５３に圧着することとなり、絶縁板９０とリベット５３とが塑性変形した第二突起部９４を介して固定され、絶縁板９０とリベット５３とが確実に密着されることになる。

リチウムイオン二次電池１０の効果について説明する。
リチウムイオン二次電池１０によれば、蓋体１６と絶縁板９０との密着、並びに、絶縁板９０とリベット９３との密着を良好にし、絶縁板９０が蓋体１６とリベット９３との間に密着して固定されているかどうかの確認ができる。

本実施形態の第一突起部９３・９３及び第二突起部９４・９４は、断面視にて矩形に形成されるものとしたが、これに限定されない。例えば、第一突起部９３・９３又は第二突起部９４・９４は、断面視にて円形状又は三角形状であっても良い。

１０ リチウムイオン二次電池
１６ 蓋体
５０ 電流遮断装置
５３ リベット
９０ 絶縁板
９３ 第一突起部
９４ 第二突起部

Claims (3)

1. 内部に電極体を収容する電池ケースの開口部に接合される蓋体であって、
   前記蓋体は、前記蓋体に挿通され、前記蓋体に設けられる外部端子と前記電極体とを電気的に接続する導電部材と、前記蓋体と前記導電部材との間に介装され、前記蓋体と前記導電部材とを絶縁する絶縁板と、を備え、
   前記蓋体は前記絶縁板と接触する領域において、リベットの内径側から外径側方向にかけて平面状であり、
   前記絶縁板における前記蓋体との当接面及び前記導電部材との当接面には、該絶縁板の外周側縁部の位置に、前記導電部材により前記蓋体及び絶縁板がかしめられた際に前記蓋体及び導電部材に押圧されて変形する突起部が形成されている、
   蓋体。
2. 請求項１記載の蓋体を備える密閉型電池。
3. 内部に電極体を収容する電池ケースの開口部に接合される蓋体と、外部端子に接続される端子と、前記蓋体と前記導電部材との間に介装され、前記蓋体と前記導電部材とを絶縁し、前記蓋体との当接面及び前記導電部材との当接面における外周側縁部の位置に変形する突起部が形成されている絶縁板とを、前記外部端子と前記電極体とを電気的に接続する導電部材で挟んで工具によって密着して固定する、かしめ工程と、
   前記絶縁板が前記蓋体と前記導電部材との間に適切に密着して固定されているか前記突起部の変形により確認する確認工程と、
   を有する密閉型電池の製造方法。

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