(57)【要約】【課題】本発明は、外装を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子を固定する電池において、外装と外部端子の固定部におけるシール性に優れた電池を提供することを課題とする。【解決手段】電池１０は、外装３０と、外部端子４０・４０と、絶縁部材５０と、を具備し、さらに外装３０の外方へ向けて突出するバーリング部３４・３４と、バーリング部３４・３４の外周に配置される補強リング３５・３５と、を具備する。バーリング部３４をプレスして塑性変形させて、当該塑性変形されたバーリング部３４の一部（膨出部３４ａ）により外部端子４０と外装３０との間に圧迫力を発生させることによって外部端子４０を固定する。外部端子４０は、バーリング部３４へのプレスによる圧迫力を受ける箇所よりも外装３０の外方側に、外部端子４０の外周全周に亘って形成され、かつ、外装３０の内方側へ傾斜する溜まり溝４２を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する外装と、
一部を前記外装の外方へ突出させた状態で前記外装の貫通孔に固定される外部端子と、
前記外装と外部端子の間に介装される絶縁部材と、
前記外装の貫通孔の周縁に位置し、当該外装の外方へ向けて突出するバーリング部と、
前記バーリング部の外周に配置され、当該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備し、
前記バーリング部をプレスして塑性変形させて、当該塑性変形されたバーリング部の一部により前記外部端子と前記貫通孔との間に圧迫力を発生させることによって外部端子を貫通孔に固定する電池であって、
前記外部端子は、前記バーリング部へのプレスによる圧迫力を受ける箇所よりも前記外装の外方側に溝を具備する電池。
【請求項２】
前記溝は、前記外部端子の外周全周に亘って形成される請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記溝の底部は、前記外装の内方側へ傾斜する請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】
前記外部端子は、前記バーリング部へのプレス下端に相当する位置にエッジラインを有する気密溝をさらに具備し、
前記溝の底部は、前記気密溝のエッジラインから連続的に設けられる請求項１〜３の何れか一項に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関し、特に、外部端子を外装に固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の外装は、電池の発電要素を収納する。外装の外側面には、外装を貫通して外方に突出する外部端子（正極端子及び負極端子）が固定される。外部端子は、発電要素と電気的に接続されており、外部端子を通じて電池内部と外部との電力のやり取りが行われる。
【０００３】
電池がリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池である場合は、電池内部に水分が浸入すると電池性能に影響することが知られている。このため、電池の密閉度を十分に高くする必要がある。
さらに、外部端子と外装の固定部においては、外部端子が電池から抜け落ちないための抜け落ち性、外部端子の周囲から電池内部の電解液、若しくは電池内部で発生するガスが漏れ出ないための気密性、並びに外部端子と外装の絶縁性等が求められている。すなわち、外装と外部端子の間のシール性を十分に確保する要請がある。
【０００４】
特許文献１には、外装の蓋部から外部端子が突出して設けられる電池において、蓋部と外部端子との間に絶縁部材を介装し、蓋部における絶縁部材の周辺にバーリング部を設け、バーリング部の突出方向と直交する方向からバーリング部をプレスしてかしめることによって、外部端子を締結固定する技術が開示されている。
しかしながら、電池の繰り返し使用に伴って冷却・昇温の冷熱サイクルが繰り返されると、かしめ締結部が徐々にかしめ前の形状に戻ろうとする作用が働いて緩み、シール性能が悪化して、外装と外部端子の固定部のシール性が不十分となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０２６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、外装を貫通し、その外方に突出した状態で外部端子を固定する電池において、外装と外部端子の固定部におけるシール性に優れた電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池は、貫通孔を有する外装と、一部を前記外装の外方へ突出させた状態で前記外装の貫通孔に固定される外部端子と、前記外装と外部端子の間に介装される絶縁部材と、前記外装の貫通孔の周縁に位置し、当該外装の外方へ向けて突出するバーリング部と、前記バーリング部の外周に配置され、当該バーリング部の外周側への強度を補強する補強部材と、を具備し、前記バーリング部をプレスして塑性変形させて、当該塑性変形されたバーリング部の一部により前記外部端子と前記貫通孔との間に圧迫力を発生させることによって外部端子を貫通孔に固定する電池であって、前記外部端子は、前記バーリング部へのプレスによる圧迫力を受ける箇所よりも前記外装の外方側に溝を具備する。
【０００８】
前記溝は、前記外部端子の外周全周に亘って形成されることが好ましい。
【０００９】
前記溝の底部は、前記外装の内方側へ傾斜することが好ましい。
【００１０】
前記外部端子は、前記バーリング部へのプレス下端に相当する位置にエッジラインを有する気密溝をさらに具備し、前記溝の底部は、前記気密溝のエッジラインから連続的に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外装と外部端子の固定部におけるシール性に優れた電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電池の概略構成を示す図である。
【図２】外装と外部端子との固定部を示す拡大断面図である。
【図３】外部端子の形態を示す図である。
【図４】外部端子の固定時に生じ得る外部端子と絶縁部材との間の隙間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して、本発明に係る電池の一実施形態である電池１０の概略構成について説明する。本実施形態の電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
電池１０は、発電要素２０と、発電要素２０を内部に収納する外装３０と、外装３０から外方に向けて突出する外部端子４０・４０と、外部端子４０・４０と外装３０との間に介装される絶縁部材５０・５０と、を具備する。
【００１４】
発電要素２０は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極体に電解液を含浸させたものである。電池１０の充放電時に発電要素２０内で化学反応が起こる（厳密には、正極と負極との間で電解液を介したイオンの移動が起こる）ことによって電流の流れが発生する。
【００１５】
外装３０は、収納部３１と蓋部３２を有する角型缶である。収納部３１は、一面が開口した有底筒状の部材であり、内部に発電要素２０を収納する。蓋部３２は、収納部３１の開口面に応じた形状を有する平板状の部材であり、収納部３１の開口面を塞いだ状態で収納部３１と接合される。
【００１６】
外部端子４０・４０は、その一部が蓋部３２の外側面から電池１０の外方に突出した状態で配置される。外部端子４０・４０は、集電端子４５・４５を介して発電要素２０の正極又は負極に電気的に接続される。外部端子４０・４０及び集電端子４５・４５は、発電要素２０に蓄えられる電力を外部に取り出す、若しくは、外部からの電力を発電要素２０に取り入れる通電経路として機能する。
各集電端子４５は、発電要素２０の正極板、負極板と接続されている。集電端子４５の材料としては、例えば正極側にアルミニウム、負極側に銅を採用することができる。
【００１７】
外部端子４０には、電池１０の外方側に突出する部位にはねじ転造によりねじ加工が施され、ボルト部が形成される。電池１０の実使用時には、このボルト部を用いて外部端子４０にバスバー、外部装置の接続端子等が締結固定される。締結固定する際、外部端子４０には締結トルクがかかるとともに、ねじ締結によって軸方向へ外力が付与されるため、外部端子４０の材料としては、鉄等の高強度材料を採用することが好ましい。
【００１８】
外部端子４０・４０は、絶縁部材５０・５０を介して蓋部３２に固定される。絶縁部材５０は、外部端子４０の周囲を巻装し、外装３０と外部端子４０とを電気的に絶縁する。
絶縁部材５０の材料としては、高温クリープ特性に優れる材料、つまり、電池１０の冷熱サイクルに対する長期の耐クリープ性を有する材料が好ましく、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が挙げられる。
【００１９】
以下では、図２を参照して、外装３０と外部端子４０の固定形態について説明する。
図２（ａ）に示すように、外装３０は、外部端子４０・４０が貫通可能な貫通孔３３・３３を有し、各貫通孔３３の周囲に外装３０の外側に向けて突出するバーリング部３４が形成される。
【００２０】
貫通孔３３は、所定の内径を有する孔であり、外装３０の厚み方向に貫通している。
バーリング部３４は、貫通孔３３の周縁に、外装３０の内側から外側へ向けて垂直に突出して設けられる厚肉部位である。バーリング部３４は、外装３０の一部を塑性加工して形成される厚肉部位であり、公知のバーリング処理、深絞り法、寄せ肉法等、又はこれらの組み合わせによって適宜形成される。
【００２１】
バーリング部３４の外周部には、補強リング３５が嵌合される。
補強リング３５は、外装３０（蓋部３２）を構成する材料よりも高強度の金属材料（例えば鉄）で成形されたリング状の部材であり、バーリング部３４の径方向にかかる外力に対する強度を補強する補強部材である。補強リング３５の内径は、バーリング部３４の外径と略同一に形成される。
【００２２】
絶縁部材５０は、上記のように、外装３０と外部端子４０を絶縁する絶縁性に加えて、電池１０内部の気密性を確保するための部材としても機能する。
具体的には、図２（ｂ）に示すように、貫通孔３３内に絶縁部材５０を巻装した外部端子４０を配置し、バーリング部３４の突出側端面の内周部を押圧してかしめることによって、バーリング部３４の内周側面から径方向内側に向けて膨出する膨出部３４ａが形成されている。
このとき、バーリング部３４の外周側には、バーリング部３４よりも高強度の材料からなる補強リング３５が配置されていることによって、かしめ時の押圧力が外側に緩和されることが防止されるため、膨出部３４ａは内側（外部端子４０側）に向けて膨出する。
【００２３】
内側に膨出した膨出部３４ａは、絶縁部材５０を圧迫し、この圧迫力が絶縁部材５０への面圧として付与される。絶縁部材５０において膨出部３４ａによって上記面圧が付与される箇所は内側に向けて弾性変形し、この弾性変形により生じる外力が外部端子４０への面圧として付与される。
このように、バーリング部３４の端面の内周部を上方からプレスし、かしめることによって、内側に膨出する膨出部３４ａが形成され、膨出部３４ａからの面圧が絶縁部材５０を介して外部端子４０に伝達される。係る面圧によって外部端子４０が圧迫されて、蓋部３２の貫通孔３３に固定される。
このとき、膨出部３４ａは、プレス方向に対して直交する方向に塑性変形し、絶縁部材５０と外部端子４０とを締結固定しているため、外装３０、絶縁部材５０、及び外部端子４０間に強い面圧及び摩擦力を付与することが可能である。従って、電池１０を使用する際の冷熱サイクルを受けても、膨出部３４ａは変形し難く、固定部が緩むことがない。
【００２４】
外部端子４０の軸方向中途部には、気密溝４１が形成される。気密溝４１は、外部端子４０の周方向に沿って、その外周全周に亘って形成される半円状（又は半楕円状等、溝端部にエッジラインを有する形状）の溝であり、所定の溝幅を有する。
絶縁部材５０が上記のように弾性変形し、外部端子４０の気密溝４１内に入り込むとともに、気密溝４１のエッジラインに食い付くことによって、絶縁部材５０と外部端子４０とが強固に密着し、気密性が確保される。
なお、バーリング部３４の端面に対するプレス時に、プレス下端と気密溝４１の外方側エッジラインとが略同じ位置になるように設定することが好ましく、これにより、膨出部３４ａの塑性変形量が最も大きい位置に気密溝４１のエッジラインが位置することになり、絶縁部材５０と外部端子４０との密着度を効率良く向上できる。
【００２５】
図３に示すように、外部端子４０における気密溝４１よりも外装３０の外方側（図示において上方）には、外装３０の内方側（図示においては下方）に向けて傾斜する溜まり溝４２が形成される。
溜まり溝４２は、外部端子４０の外周面全周に亘って形成されており、外部端子４０と外装３０との固定部におけるシールポイントである気密溝４１の上方側エッジラインよりも上方、言い換えれば、バーリング部３４へのプレスにより圧迫力を受ける箇所（プレス下端）よりも上方に形成されている。
以上のように、外部端子４０は、バーリング部３４へのプレス下端に相当する位置に気密溝４１を有し、気密溝４１の直上方に形成される、すなわち気密溝４１の上方側エッジラインから連続的に形成される底部を有する溜まり溝４２を有する。
【００２６】
溜まり溝４２は、外部端子４０の外周面から内側に向けて設けられる凹部であり、外部端子４０の外周側面に開口する。
溜まり溝４２の底部は、外部端子４０の外周面から内側に向かうにつれて下方に傾斜する形状を有する。本実施形態の電池１０の場合、外部端子４０・４０が鉛直上方に突出するように設置された状態で使用されるため、電池１０の使用時において、溜まり溝４２の底部は、外部端子４０の内部側に向かうにつれて重力の作用する方向に向けて傾斜することとなる。このとき、溜まり溝４２の底部の下方への傾斜角度は、使用時の電池１０の設置角度に誤差が生じた場合でも、確実に下方に傾斜する程度の大きさに設定されることが好ましい。
【００２７】
バーリング部３４をプレスすることによって、内周側に膨出する膨出部３４ａが絶縁部材５０を押圧する。このとき、膨出部３４ａが絶縁部材５０を押圧する箇所は、プレス下端、つまり、絶縁部材５０の軸方向中途部となる。このため、図４に示すように、絶縁部材５０の上部が圧迫力を受ける方向と反対方向に変形し、絶縁部材５０の上部が径方向外側に広がるように変形して、絶縁部材５０と外部端子４０の間に微小な隙間Ｇが生じる可能性がある。
【００２８】
本実施形態では、外装３０と外部端子４０とのシールポイントとなる気密溝４１の上方に溜まり溝４２を形成することによって、隙間Ｇ内に混入する水分、例えば外部端子４０の外周面をつたって落下する結露水等、電池１０の外部から浸入する水分を溜まり溝４２内に貯溜することができる。溜まり溝４２に一時的に貯溜される水分は、電池１０の冷熱サイクルによって蒸発する。
このように、隙間Ｇ内に浸入した水分を溜まり溝４２で捕集することによって、水分による外部端子４０の腐食を防止することができる。従って、外部端子４０の腐食に起因する不具合（例えば、外部端子４０と絶縁部材５０との間に隙間が生じ、気密性が低下すること）を防ぎ、外部端子４０の外装３０に対する締結固定部でのシール性向上に寄与できる。
【００２９】
また、溜まり溝４２を外部端子４０の外周全周に亘って形成することによって、外部端子４０の外周面をつたって落下する水分を確実に捕集することができる。
さらに、溜まり溝４２の底部が外装３０の内方側に傾斜するように設けることによって、溜まり溝４２内に進入した水分が傾斜に沿って下方に移動することにより、その内部に貯溜されるとともに、溜まり溝４２による捕集空間を十分に確保することができる。
【００３０】
特に、シールポイントとなる気密溝４１の上方側エッジラインから上方側に向けて溜まり溝４２を連続的に形成することによって、外部から隙間Ｇに混入するすべての水分を溜まり溝４２内に捕集することができる。このため、気密溝４１の上方側エッジラインの腐食を防止することができ、外装３０と外部端子４０のシール性の低下を防止でき、電池１０の実使用時の寿命向上に貢献する。
また、気密溝４１のエッジラインから連続的に溜まり溝４２の底部を形成することによって、気密溝４１の上方側エッジラインの鋭角効果を大きくすることができ、絶縁部材５０の食い付き度を増大するため、気密溝４１におけるシール効果が増大される。
【００３１】
溜まり溝４２は、気密溝４１の上方に一つ設ける構成に限定されず、外部端子４０の軸方向に沿って複数形成しても良い。この場合、水分の捕集空間を増設することができ、シール性に対する信頼性を向上できる。
【符号の説明】
【００３２】
１０    電池
３０    外装
３４    バーリング部
４０    外部端子
４１    気密溝
４２    溜まり溝（溝）
５０    絶縁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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