(57)【要約】【課題】電極に接続された接続部材を簡素な作業で適正に組み付けることのできる蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池１０は、電極組立体１２と、電極組立体１２を収容するケース１１と、ケース１１の蓋部材１５に係合する状態で同ケース１１の外部に配置されて雄ねじ６１ａを有する正極端子１６と、蓋部材１５の貫通孔５１に挿通された状態で正極電極に接続された電極接続部５０とを備える。正極端子１６と電極接続部５０とは、別部材で構成され、且つ電気的に接続され、且つ離間した位置に配設されている。電極接続部５０はボルト５９の螺合を通じて蓋部材１５に締結固定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極および負極電極が層状の構造をなす電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースの壁部に係合する状態で同ケースの外部に配置されてねじ部を有する第１接続部材と、前記壁部の貫通孔に挿通された状態で前記正極電極および前記負極電極の一方に接続された第２接続部材と、を備え、前記第１接続部材と前記第２接続部材とを別部材で構成し、且つ電気的に接続し、且つ離間した位置に配設した蓄電装置において、
前記第２接続部材は、ねじ部材の螺合を通じて前記壁部に締結固定されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記第２接続部材は、内面に雌ねじを有し、前記ケースの外側からの前記雌ねじへの雄ねじ部材の螺合を通じて前記壁部に固定されている
請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記ケースは、内部に電解液を注入するための注液口を有し、
前記注液口は、内面の雌ねじへの雄ねじ部材の螺合を通じて閉塞されており、
前記第２接続部材の固定用の雄ねじ部材と前記注液口の閉塞用の雄ねじ部材とが同一のものである
請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他の機器への接続用のねじ部を有する第１接続部材と電極に接続された第２接続部材とを有する蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、正極電極と負極電極とが層状の構造をなす電極組立体や、同電極組立体を収容するケースを備えている。
【０００３】
二次電池は、正極電極や負極電極を他の機器に接続するための接続部材を備えている。この接続部材は、ケースの貫通孔に挿通された状態でケースに固定されており、ケース内側の端部が電極に接続されるとともに、ケース外側の端部がねじ部を有している。そして、このねじ部へのねじ部材（ボルトまたはナット）の螺合を通じて、他の機器が電極に接続される。
【０００４】
こうした二次電池では、ねじ部へのねじ部材の螺合に際してねじ部材と共に接続部材が回転するおそれがあり、この場合には、接続部材と電極との接続部分に内部応力が生じて破断するなど、耐久性能の低下を招くおそれがある。
【０００５】
そこで従来、ねじ部を有する接続部材（第１接続部材）と電極に接続された接続部材（第２接続部材）とを別部材にするとともに、それら接続部材を互いに離間した位置に配置することが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の二次電池では、第１接続部材がケースに係合した状態で同ケースの外部に配置されており、第２接続部材が、ケースにかしめ結合を通じて固定されるとともにケース内側の端部が電極に接続されている。そして、第２接続部材のケース外側の端部が第１接続部材に接続されている。
【０００６】
この二次電池では、第１接続部材のねじ部にねじ部材を螺合する際に、第１接続部材とケースとの係合を通じて同第１接続部材とケースとの相対回転が抑えられる。しかも二次電池は、第１接続部材が回転したところで、同第１接続部材と離間した位置に配置された第２接続部材は回転し難い構造であるため、第２接続部材と電極との接続部分に内部応力は生じない。したがって、ねじ部にねじ部材を螺合することに伴う二次電池の耐久性能の低下が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１７２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した二次電池において、かしめ結合では、安定した結合力で第２接続部材をケースに固定することが難しい。しかも、かしめ結合には専用の装置が必要になるため、第２接続部材をケースに組み付ける作業が繁雑になり易い。
【０００９】
この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、電極に接続された接続部材を簡素な作業で適正に組み付けることのできる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するための蓄電装置は、正極電極および負極電極が層状の構造をなす電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースの壁部に係合する状態で同ケースの外部に配置されてねじ部を有する第１接続部材と、前記壁部の貫通孔に挿通された状態で前記正極電極および前記負極電極の一方に接続された第２接続部材と、を備える。そして、前記第１接続部材と前記第２接続部材とが別部材で構成され、且つ電気的に接続されて、且つ離間した位置に配設されている。前記第２接続部材は、ねじ部材の螺合を通じて前記壁部に締結固定されている。
【００１１】
ねじによるねじ締結固定は、かしめ結合と比較して、さほど大きな装置を必要としない作業であり、結合力の微調整が容易な作業である。上記蓄電装置によれば、そうしたねじ締結固定を通じて第２接続部材がケースの壁部に固定されるため、同第２接続部材を、簡素な工具を用いた簡素な作業で、十分な結合力が得られるように適正に組み付けることができる。
【００１２】
上記蓄電装置において、前記第２接続部材は、内面に雌ねじを有し、前記ケースの外側からの前記雌ねじへの雄ねじ部材の螺合を通じて前記壁部に固定されていることが好ましい。
【００１３】
上記蓄電装置では、第２接続部材の外形が同一と仮定した場合において、雌ねじにボルトなどの雄ねじ部材が螺合される場合には、雄ねじを外面に有する第２接続部材とした場合と比較して、設けるねじの周辺部分を小さくし易い。上記蓄電装置によれば、第２接続部材の雌ねじに雄ねじ部材が螺合される構造であるため、雌ねじ周辺をコンパクトな構造にすることができる。
【００１４】
上記蓄電装置において、前記ケースを内部に電解液を注入するための注液口を有するものとし、前記注液口を内面の雌ねじへの雄ねじ部材の螺合を通じて閉塞されるものとすることができる。そうした蓄電装置においては、前記第２接続部材の固定用の雄ねじ部材と前記注液口の閉塞用の雄ねじ部材とが同一のものであることが好ましい。
【００１５】
上記蓄電装置によれば、雄ねじ部材の共通化によるコスト削減効果を得ることができる。
上記蓄電装置として、二次電池を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電極に接続された接続部材を簡素な作業で適正に組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】蓄電装置の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】蓄電装置の斜視図。
【図３】電極組立体の構成要素を示す斜視図。
【図４】電極接続部周辺の断面図。
【図５】蓋部材の斜視図。
【図６】注液口周辺の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜図６に従って、蓄電装置の一実施形態について説明する。
図１および図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０はケース１１を備え、ケース１１には電極組立体１２が収容されている。ケース１１は、四角箱状の本体部材１４と、同本体部材１４の開口部１４ａを閉塞する矩形平板状の壁部としての蓋部材１５とを有している。なお、本実施形態の二次電池１０はリチウムイオン電池である。
【００１９】
図３に示すように、電極組立体１２は、正極電極２０と負極電極３０とを備えるとともに、正極電極２０と負極電極３０との間を絶縁するセパレータ４０を介在させて層状をなす積層体とされている。正極電極２０、負極電極３０、およびセパレータ４０はそれぞれ長方形状のシート状となっている。
【００２０】
正極電極２０は、長方形状の金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）からなる正極集電体２１と、当該正極集電体２１の両面に配置された正極活物質を含む正極活物質層２２とを備えている。正極集電体２１と正極活物質層２２とは一体に積層されている。正極電極２０は、その一端に正極タブ２３を有している。
【００２１】
負極電極３０は、長方形状の金属箔（本実施形態では銅箔）からなる負極集電体３１と、同負極集電体３１の両面に配置された負極活物質を含む負極活物質層３２とを備えている。そして、負極集電体３１と負極活物質層３２とは一体に積層されている。負極電極３０は、その一端に負極タブ３３を有する。
【００２２】
図１、図３および図４に示すように、電極組立体１２は、各正極タブ２３が電極組立体１２の積層方向の一端から他端までの範囲で集められた正極タブ群２３ａを有している。この正極タブ群２３ａは、矩形平板状の正極導電部材１６ａに接合されている。また、電極組立体１２は、各負極タブ３３が電極組立体１２の積層方向の一端から他端までの範囲で集められた負極タブ群３３ａを有している。この負極タブ群３３ａは、矩形平板状の負極導電部材１７ａに接合されている。
【００２３】
二次電池１０は、円柱形状の第２接続部材としての電極接続部５０を２つ有している。それら電極接続部５０の一方はケース１１内側の端部が正極導電部材１６ａと一体に構成されており、他方はケース１１内側の端部が負極導電部材１７ａと一体に構成されている。各電極接続部５０は、蓋部材１５の貫通孔５１に挿通された状態であり、ケース１１外側の端部にねじ部としての雌ねじ５０ａを有している。
【００２４】
また二次電池１０は、円筒形状の絶縁部材５２を有している。この絶縁部材５２は、内部に電極接続部５０が挿通された状態であり、且つ蓋部材１５とバスバー５４との間に挟持された状態である。絶縁部材５２は、ケース１１内側の端部に円筒形状で突出する突部５３を有している。突部５３は、蓋部材１５の貫通孔５１の内面と電極接続部５０の外面との間に介在している。絶縁部材５２により蓋部材１５と電極接続部５０との間が絶縁されている。
【００２５】
さらに二次電池１０は、ケース１１内部に配設される内側絶縁カバー５５を有している。内側絶縁カバー５５は、正極導電部材１６ａ側の部分（正極部５５ａ）が同正極導電部材１６ａと蓋部材１５との間に介在し、負極導電部材１７ａ側の部分（負極部５５ｂ）が負極導電部材１７ａと蓋部材１５との間に介在している。これら正極部５５ａおよび負極部５５ｂは、矩形平板状の基部と、同基部の短手方向の両端部から電極組立体１２側に向けて突出する側壁部とからなる断面コの字形状である。また正極部５５ａおよび負極部５５ｂは、電極接続部５０が貫通する貫通孔５６を有している。内側絶縁カバー５５は、正極部５５ａと負極部５５ｂとの間の中間部５５ｃが、部分的に電極組立体１２側に突出している。内側絶縁カバー５５により、正極導電部材１６ａと蓋部材１５との間や負極導電部材１７ａと蓋部材１５との間が絶縁されている。
【００２６】
二次電池１０は、蓋部材１５の内面と、絶縁部材５２の突部５３の外周面と、正極導電部材１６ａ（または負極導電部材１７ａ）の蓋部材１５側の面と、内側絶縁カバー５５の貫通孔５６の内面とにより区画されたスペースにＯリング５７を備えている。このＯリング５７により、蓋部材１５の貫通孔５１と電極接続部５０との間隙がシールされている。
【００２７】
二次電池１０は矩形平板状のバスバー５４を有している。バスバー５４は貫通孔５８を有している。この貫通孔５８に電極接続部５０のケース１１外側の端部が挿入された状態で、同電極接続部５０の雌ねじ５０ａに雄ねじ部材としてのボルト５９が螺合されている。これにより、バスバー５４と電極接続部５０とが電気的に接続される。
【００２８】
また二次電池１０は、第１接続部材としての正極端子１６および負極端子１７を備えている。正極端子１６および負極端子１７はそれぞれ、略有蓋四角筒形状の基部６０と基部６０外面から突出する円柱形状の柱状部６１とを有している。柱状部６１は、外面にねじ部としての雄ねじ６１ａを有している。
【００２９】
蓋部材１５は、ケース１１外方に向けて略直方体状で突出する２つの係合凸部１１ａを有する。これら係合凸部１１ａは、正極端子１６の配設位置と負極端子１７の配設位置とにそれぞれ配置されている。二次電池１０は、略有蓋四角筒形状の外側絶縁カバー６２を２つ有している。それら外側絶縁カバー６２の一方は正極端子１６の基部６０の内面と蓋部材１５の係合凸部１１ａの外面との間に挟まれた状態であり、他方は負極端子１７の基部６０の内面と蓋部材１５の係合凸部１１ａの外面との間に挟まれた状態である。これら外側絶縁カバー６２により、正極端子１６と蓋部材１５との間や負極端子１７と蓋部材１５との間が絶縁されている。バスバー５４は２つの挿通孔６３を有している。そして、正極端子１６の柱状部６１および負極端子１７の柱状部６１はそれぞれ、バスバー５４の挿通孔６３に挿通された状態である。
【００３０】
このように二次電池１０では、別部材で構成された正極端子１６（または負極端子１７）と電極接続部５０とが、離間した位置に配設されるとともに、バスバー５４を介して電気的に接続されている。
【００３１】
図５および図６に示すように、二次電池１０は、ケース１１の内部に電解液を注入するための注液口６４を有する。具体的には、蓋部材１５は、貫通孔６５と、ケース１１内側の面に固定された段付きの円筒形状の締結部材６６とを有している。この締結部材６６は、内部の貫通孔６７と蓋部材１５の貫通孔６５とが連通する位置に溶接加工によって固定されている。そして、締結部材６６の貫通孔６７と蓋部材１５の貫通孔６５とによって注液口６４が構成されている。締結部材６６の貫通孔６７の内面は雌ねじ６８を有する。この雌ねじ６８には、リング形状のシール部材６９を介して、ケース１１外部から雄ねじ部材としてのボルト７０が螺合されている。本実施形態では、電極接続部５０の雌ねじ５０ａに螺合されるボルト５９と締結部材６６の雌ねじ６８に螺合されるボルト７０とが同一のものである。なお、前述した内側絶縁カバー５５の中間部５５ｃは、締結部材６６と電極組立体１２との間に介在している。
【００３２】
本実施形態では、正極端子１６や負極端子１７、並びに電極接続部５０が以下の手順で組み付けられる。
先ず、図１および図４に示すように、正極導電部材１６ａ（または負極導電部材１７ａ）側からＯリング５７、内側絶縁カバー５５、蓋部材１５、絶縁部材５２といった順に並ぶように、それらＯリング５７、内側絶縁カバー５５の貫通孔５６、蓋部材１５の貫通孔５１、および絶縁部材５２の内部に電極接続部５０が挿通される。また、蓋部材１５の各係合凸部１１ａに、外側絶縁カバー６２を間に挟んで正極端子１６および負極端子１７の基部６０内面がそれぞれ係合する状態で、正極端子１６および負極端子１７が取り付けられる。
【００３３】
その後、各電極接続部５０のケース１１外側の端部がバスバー５４の貫通孔５８に挿通されるとともに、正極端子１６の柱状部６１と負極端子１７の柱状部６１とがそれぞれバスバー５４の挿通孔６３に挿通される状態で、同バスバー５４が取り付けられる。そして、この状態で各電極接続部５０の雌ねじ５０ａにボルト５９が螺合される。
【００３４】
これにより、ボルト５９の頭部と正極導電部材１６ａとの間にＯリング５７、内側絶縁カバー５５、蓋部材１５、絶縁部材５２、およびバスバー５４を挟んだ状態で、それらＯリング５７、内側絶縁カバー５５、蓋部材１５、絶縁部材５２、バスバー５４、および正極導電部材１６ａが一体に締結固定される。また、ボルト５９の頭部と負極導電部材１７ａとの間にＯリング５７、内側絶縁カバー５５、蓋部材１５、絶縁部材５２、およびバスバー５４を挟んだ状態で、それらＯリング５７、内側絶縁カバー５５、蓋部材１５、絶縁部材５２、バスバー５４、および負極導電部材１７ａが一体に締結固定される。さらには、各バスバー５４と蓋部材１５（詳しくは、係合凸部１１ａ）との間に、外側絶縁カバー６２と正極端子１６（または負極端子１７）の基部６０とが挟まれた状態になる。このように二次電池１０は、雄ねじ６１ａを有する正極端子１６や負極端子１７が、蓋部材１５の係合凸部１１ａに係合する状態で同蓋部材１５の外部に配置されている。
【００３５】
また本実施形態では、二次電池１０の内部への電解液の注入が以下の手順で行われる。
先ず、図１および図６に示すように、注液口６４を介してケース１１内部に電解液が注入される。そして、電解液の注入が完了すると、ケース１１の外部から締結部材６６の雌ねじ５０ａに、円板形状のシール部材６９を介してボルト７０が螺合される。これにより、注液口６４が閉塞される。
【００３６】
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）雌ねじ５０ａにボルト５９を螺合することによるねじ締結固定は、かしめ結合と比較して、さほど大きな装置を必要としない作業であり、結合力の微調整が容易な作業である。本実施形態の二次電池１０では、そうしたねじ締結固定を通じて電極接続部５０が蓋部材１５に固定されているため、同電極接続部５０を、ボックスレンチやトルクレンチなどの簡素な工具を用いた作業で、安定した結合力が得られるように適正に組み付けることができる。
【００３７】
（２）電極接続部の外形が同一と仮定した場合、電極接続部５０の雌ねじ５０ａにボルト５９が螺合される本実施形態の二次電池１０は、雄ねじを外面に有する第２接続部材とした比較例の二次電池と比べて、電極接続部５０におけるケース１１外方に露出している部分およびその周辺部分を小さくし易い。本実施形態の二次電池１０は、電極接続部５０の雌ねじ５０ａにボルト５９が螺合される構造であるため、同雌ねじ５０ａ周辺をコンパクトな構造にすることができる。
【００３８】
（３）電極接続部５０の雌ねじ５０ａに螺合されるボルト５９と、注液口６４を形成するための締結部材６６の雌ねじ６８に螺合されるボルト７０とが同一のものであるため、ボルトの共通化によるコスト削減効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
○  電極接続部５０の雌ねじ５０ａに螺合されるボルト５９と締結部材６６の雌ねじ６８に螺合されるボルト７０とを異なるものとしてもよい。
【００４０】
○  ボルト５９，７０に限らず、雄ねじと頭部とを有する雄ねじ部材であれば、任意のものを採用することができる。
○  注液口６４を閉塞する構造は、注液口６４を塞ぐ形状の閉塞部材をかしめ結合あるいは溶接加工によって固定する構造など、任意に変更可能である。
【００４１】
○  電極接続部５０の外面に雄ねじを形成するとともに、同雄ねじにナットなどの雌ねじ部材を螺合することによって、電極接続部５０を蓋部材１５に締結固定するようにしてもよい。
【００４２】
○  電極組立体は、帯状の電極を捲回して積層したものであってもよい。
○  上記実施形態の蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…二次電池、１１…ケース、１１ａ…係合凸部、１２…電極組立体、１４…本体部材、１４ａ…開口部、１５…蓋部材、１６…正極端子、１６ａ…正極導電部材、１７…負極端子、１７ａ…負極導電部材、２０…正極電極、２１…正極集電体、２２…正極活物質層、２３…正極タブ、２３ａ…正極タブ群、３０…負極電極、３１…負極集電体、３２…負極活物質層、３３…負極タブ、３３ａ…負極タブ群、４０…セパレータ、５０…電極接続部、５０ａ，６８…雌ねじ、５１，５６，５８，６５，６７…貫通孔、５２…絶縁部材、５３…突部、５４…バスバー、５５…内側絶縁カバー、５５ａ…正極部、５５ｂ…負極部、５５ｃ…中間部、５７…Ｏリング、５９，７０…ボルト、６０…基部、６１…柱状部、６１ａ…雄ねじ、６２…外部絶縁カバー、６３…挿通孔、６４…注液口、６６…締結部材、６９…シール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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