(57)【要約】【課題】製造コストの低廉化を図ると共に、集電端子と外部端子とを接続した二次電池において、絶縁部材と蓋との間から電池ケース内に水が浸入することが抑制された二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は、蓋３の上面に設けられた絶縁部材６と、絶縁部材６上に設けられた外部端子８と、外部端子８および電極体の電極部に接続された集電端子とを備え、集電端子は、シール部材１７を間に挟んで蓋３の下面に配置された先端面と、先端面から突出する突出部とを含み、蓋３、絶縁部材６および外部端子８は、集電端子の突起部に形成された張出部と、先端面とによって挟み込まれ、蓋３の上面のうち絶縁部材６によって押圧される部分に溝部３８が形成された。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貫通孔が形成された蓋を含む電池ケースと、
前記蓋の上面に設けられると共に前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成された絶縁部材と、
前記絶縁部材の上面に配置されると共に前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔が形成された外部端子と、
前記電池ケース内に収容されると共に、電極部を含む電極体と、
前記電池ケース内に収容されると共に、前記電極部および前記外部端子に接続された集電端子と、
前記蓋の下面に配置されると共に、前記第３貫通孔と連通する第４貫通孔が形成されたシール部材と、
を備え、
前記集電端子は、前記シール部材の下面に配置された先端面と、前記先端面から突出するように形成されると共に前記第１貫通孔、前記第２貫通孔、前記第３貫通孔および前記第４貫通孔を通って前記外部端子の上面に達する突起部を含み、
前記突起部は、前記外部端子の上面に張り出す張出部を含み、
前記外部端子と、前記絶縁部材と、前記蓋と、前記シール部材とは、前記張出部と前記先端面とによって挟み込まれ、
前記蓋の上面のうち前記絶縁部材によって押圧される部分には、溝部が形成され、
前記蓋の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、
前記溝部と前記第１貫通孔の開口縁部との間の距離が０．５Ｔ（ｍｍ）以上１Ｔ（ｍｍ）以下の場合には、前記溝部の幅は、０．２Ｔ（ｍｍ）以上０．５Ｔ（ｍｍ）以下であり、
前記溝部と前記第１貫通孔の開口縁部との間の距離が１Ｔ（ｍｍ）よりも大きくなるにつれて、前記溝部の幅の上限値は、０．５Ｔ（ｍｍ）から小さくなるように設定され、前記開口縁部からの距離が２Ｔ（ｍｍ）のときには、前記溝部の幅は０．２Ｔ（ｍｍ）に設定される、二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−３９４４５号公報および特開２００６−４７７９号公報にも記載されているように、近年、電気自動車やハイブリッド車両および各種電気機器の電源として、二次電池が採用されている。
【０００３】
二次電池は、一般に、電池ケースと、電池ケース内に収容された電極体と、電池ケースの蓋上に設けられた絶縁部材と、絶縁部材の上面に設けられた外部端子と、電池ケース内に設けられた集電端子とを含む。
【０００４】
そして、集電端子の一端は、電極体の電極部に接続され、集電端子の他端は、外部端子に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３９４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−４７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
集電端子と外部端子を接続する方法としては、集電端子と外部端子とをかしめ溶接することが考えられる。
【０００７】
具体的には、集電端子の上端面に突起部が形成されており、この突起部を蓋、絶縁部材および外部端子に形成された各貫通孔に通して、この突起部の先端を外部端子にかしめ溶接する。
【０００８】
かしめ溶接を行うと、突起部の先端部の一部が外部端子の上面に張り出すよう変形して、張出部が形成される。そして、集電端子の上端面と張出部とによって、蓋と絶縁部材と外部端子とが挟み込まれる。このようにして、集電端子と外部端子を接続する。
【０００９】
しかし、上記の手法においては、かしめ溶接によって形成された集電端子の張出部が、経年劣化または腐食した場合に、絶縁部材と蓋部と密着力が低くなり、絶縁部材と蓋部との間から電池ケース内に水が浸入するおそれがある。
【００１０】
また、かしめ溶接を実施することで、二次電池の製造コストが高くなるという課題が発生する。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストの低廉化を図ると共に、絶縁部材と蓋との間から電池ケース内に水が浸入することが抑制された二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
二次電池は、第１貫通孔が形成された蓋を含む電池ケースと、蓋の上面に設けられると共に第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成された絶縁部材と、絶縁部材の上面に配置されると共に第２貫通孔と連通する第３貫通孔が形成された外部端子と、電池ケース内に収容されると共に、電極部を含む電極体と、電池ケース内に収容されると共に、電極部および外部端子に接続された集電端子と、蓋の下面に配置されると共に、第３貫通孔と連通する第４貫通孔が形成されたシール部材とを備える。
【００１３】
上記集電端子は、シール部材の下面に配置された先端面と、先端面から突出するように形成されると共に第１貫通孔、第２貫通孔、第３貫通孔および第４貫通孔を通って外部端子の上面に達する突起部を含む。突起部は、外部端子の上面に張り出す張出部を含む。
【００１４】
上記外部端子と、絶縁部材と、蓋と、シール部材とは、張出部と先端面とによって挟み込まれる。上記蓋の上面のうち絶縁部材によって押圧される部分には、溝部が形成される。上記蓋の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、溝部と第１貫通孔の開口縁部との間の距離が０．５Ｔ（ｍｍ）以上１Ｔ（ｍｍ）以下の場合には、溝部の幅は、０．２Ｔ（ｍｍ）以上０．５Ｔ（ｍｍ）以下である。
【００１５】
上記溝部と第１貫通孔の開口縁部との間の距離が１Ｔ（ｍｍ）よりも大きくなるにつれて、溝部の幅の上限値は、０．５Ｔ（ｍｍ）から小さくなるように設定され、開口縁部からの距離が２Ｔ（ｍｍ）のときには、溝部の幅は０．２Ｔ（ｍｍ）に設定される。
【００１６】
上記の二次電池においては、結露が生じて、結露の水が、絶縁部材と蓋との間から電池ケース内に入り込もうとしても、溝に当該水が溜まり、電池ケース内に水が浸入することが抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る二次電池によれば、かしめによって、集電端子と外部端子とを接続した二次電池において、絶縁部材と蓋との間から電池ケース内に水が浸入することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る二次電池１を示す斜視図である。
【図２】二次電池１の断面図である。
【図３】図２に示す正極外部端子８およびその近傍の構成を示す断面図である。
【図４】二次電池１の一部を分解した分解側面図である。
【図５】図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】溝部３８およびその周囲の構成を示す断面図である。
【図７】表１に示す温湿度サイクル試験の結果をまとめたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る二次電池１を示す斜視図である。二次電池１は、蓋３を含む電池ケース２と、電池ケース２内に収容された電極体４と、蓋３の上面に設けられた絶縁部材５と、蓋３の上面に設けられると共に絶縁部材５から間隔をあけて配置された絶縁部材６とを備える。
【００２０】
さらに、二次電池１は、絶縁部材５の上面上に設けられた負極外部端子７と、絶縁部材６の上面上に設けられた正極外部端子８とを含む。電池ケース２は、ケース本体９の開口縁部に蓋３を溶接することで形成されており、電池ケース２は、扁平状の直方体形状に形成されている。
【００２１】
電池ケース２は、厚さ方向に配列する主壁部２０および主壁部２１と、幅方向に配列する側壁部２２および側壁部２３と、底壁部２４とを含む。
【００２２】
絶縁部材５および負極外部端子７は、側壁部２３の近傍に配置されている。絶縁部材５および負極外部端子７は、側壁部２３側から側壁部２２に向けて延びるように長尺に形成されている。
【００２３】
絶縁部材６および正極外部端子８は側壁部２２の近傍に配置されている。絶縁部材６および正極外部端子８は、側壁部２２側から側壁部２３側に向けて延びるように長尺に形成されている。
【００２４】
図２は、二次電池１の断面図である。この図２において、電極体４は、正極シートと、セパレータと、負極シートと、セパレータとを順次積層して積層体を形成した後、当該積層体を巻回することで形成されている。電極体４は、電極体４の一端から突出するように形成された負極部１０と、電極体４の他端から突出するように形成された正極部１１とを含む。
【００２５】
二次電池１は、負極部１０に溶接された負極集電端子１２と、正極部１１に溶接された正極集電端子１３とを含む。負極集電端子１２は、たとえば、銅によって形成されており、正極集電端子１３は、アルミニウムによって形成されている。
【００２６】
図３は、図２に示す正極外部端子８およびその近傍の構成を示す断面図であり、図４は、二次電池１の一部を分解した分解側面図である。図３および図４に示すように、正極集電端子１３は、正極部１１に溶接された端子本体１４と、端子本体１４の先端面１５に形成されると共に上方に突出する突起部１６を含む。
【００２７】
突起部１６は、絶縁部材６および正極外部端子８の上面から突出するように形成されている。
【００２８】
なお、正極集電端子１３の先端面１５と、蓋３の下面との間には、ガスケット（シール部材）１７が配置されている。
【００２９】
絶縁部材６には、凹部２５が形成されており、この凹部２５内にボルト２６が配置されている。なお、凹部２５は、絶縁部材６のうち側壁部２３側の端部側に形成されている。ボルト２６は、凹部２５内に収められたヘッド部２７と、ヘッド部２７から上方に向けて突出する軸部２８とを含む。正極外部端子８には、軸部２８が挿入された貫通孔２９が形成されている。
【００３０】
図５は、図３に示すＶ−Ｖ線における断面図である。この図５に示すように、突起部１６は、軸部３１と、軸部３１の上端部に形成された張出部３２とを含む。
【００３１】
ガスケット１７には、貫通孔３３が形成され、蓋３には、貫通孔３３と連通する貫通孔３４が形成されている。絶縁部材６には、貫通孔３４と連通する貫通孔３５が形成され、正極外部端子８には、貫通孔３５に連通する貫通孔３６が形成されている。
【００３２】
このように、複数の貫通孔３３，３４，３５，３６が配列することで、軸部３１が挿入される挿入孔が形成されている。
【００３３】
突起部１６の上端部は、各貫通孔を通り、正極外部端子８の上面から突出している。突起部１６の上端部には、張出部３２が形成されている。張出部３２は、軸部３１の上端部から外方に張り出すように形成され、正極外部端子８の上面に位置している。
【００３４】
ここで製造過程において、各貫通孔に軸部３１を挿入した後、軸部３１の先端部を塑性変形させることで、張出部３２を形成し、正極外部端子８と、絶縁部材６と、蓋３と、ガスケット１７とを、張出部３２と、突起部１６の先端面１５との間に挟み込むように形成している。すなわち、本実施の形態においては、「かしめ溶接」を行っておらず、張出部３２および正極外部端子８とは、溶接されていない。
【００３５】
このように、突起部１６の張出部３２および先端面１５の挟持力によって、絶縁部材６は、蓋３の上面に押圧されている。
【００３６】
そして、蓋３の上面には、溝部３７および溝部３８が形成されている。溝部３７は、蓋３の外周縁部に沿って延び、溝部３８は貫通孔３４の近傍に設けられている。
【００３７】
溝部３７が形成されることで、蓋３の表面積が大きくなっている。溝部３７は、蓋３と電池ケース２とを接続する溶接部４０を形成する際に、蓋３の伝達された熱を外部に放熱するために設けられている。
【００３８】
溝部３８は、蓋３の上面のうち、絶縁部材６によって押圧される部分に形成されている。溝部３８は、貫通孔３４の周囲を取り囲むように環状に連続して形成されていてもよく、散点的に環状に形成されていてもよい。
【００３９】
ここで、溝部３８の幅は、貫通孔３４の開口縁部と溝部３８との間の距離にもとづいて設定されている。図６を用いて、溝部３８と貫通孔３４の開口縁部との間の距離と、溝部３８の幅との関連性について、説明する。
【００４０】
図６は、溝部３８およびその周囲の構成を示す断面図である。なお、この図６に示す断面図は、溝部３８が延びる方向に対して垂直な方向の断面である。蓋３の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、溝部３８の溝深さＨは、０．３Ｔ（ｍｍ）である。
【００４１】
貫通孔３４の開口縁部４１と、溝部３８との間の距離を距離Ｌとすると、距離Ｌは、０．５Ｔ（ｍｍ）以上２Ｔ（ｍｍ）以下である。なお、距離Ｌは、貫通孔３４の開口縁部４１から溝部３８の幅方向の中央部までの距離である。
【００４２】
そして、溝部３８と開口縁部４１との間の距離が、０．５Ｔ（ｍｍ）以上１Ｔ（ｍｍ）以下の場合には、溝部３８の幅は、０．２Ｔ（ｍｍ）以上０．５Ｔ（ｍｍ）以下である。溝部３８と開口縁部４１との間の距離が１Ｔ（ｍｍ）よりも大きくなるにつれて、前記溝部の幅の上限値は、０．５Ｔ（ｍｍ）から小さくなるように設定され、開口縁部４１からの距離が２Ｔ（ｍｍ）のときには、溝部３８の幅は０．２Ｔ（ｍｍ）に設定される。
【００４３】
上記のように、溝部３８の溝幅Ｗを設定することで、図５において、電池ケース２に結露が生じて、絶縁部材６と蓋３との間から水が浸入したとしても、電池ケース２内に水が入り込むことを抑制することができる。
【００４４】
特に、正極集電端子１３は、アルミニウムによって形成されており、時間の経過と共に、正極集電端子１３の張出部３２が腐食する場合がある。仮に、張出部３２が腐食したとすると、張出部３２および先端面１５による挟持力が弱まり、絶縁部材６および蓋３の間のシール性が低下する。
【００４５】
その一方で、本実施の形態に係る二次電池１においては、上述のように溝部３８が形成されているので、仮に、絶縁部材６および蓋３の間のシール性が低下したしても、電池ケース２内に水が浸入することを抑制することができる。
【実施例１】
【００４６】
本願発明者は、溝部３８の溝幅Ｗおよび溝部３８の溝深さＨを異ならせた各種の二次電池１を準備して、各二次電池１について温湿度サイクル試験を実施した。
【００４７】
温湿度サイクル条件は、下記の１サイクルを２００回繰り返すことであり、１サイクルにおいて、二次電池１を６０℃（２ｈｒ）の雰囲気に曝し、その後−４０℃（２ｈｒ）の雰囲気に曝し、その後６０℃（９５％Ｒｈ，２ｈｒ）の雰囲気に曝し、その後４０℃（２ｈｒ）の雰囲気に曝す。
【００４８】
下記の表１は、上記の温湿度サイクル試験を行った結果を示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１において「溶接あり／なし」とは、図５に示す張出部３２が「かしめ溶接」されたか否かを示し、「あり」とは、かしめ溶接を実施したことを意味する。また、「ない」とは、溶接せずに、かしめを行ったことを意味する。「温湿度サイクル時の水浸入量」とは、電池ケース２内に入り込んだ水の量を示す。
【００５１】
図７は、表１に示す温湿度サイクル試験の結果をまとめたグラフである。この図７において、縦軸は、溝幅Ｗを示し、横軸は、溝位置（距離Ｌ）を示す。なお、「Ｔ（ｍｍ）」とは、蓋３の厚さである。
【００５２】
また、「点Ｐ１」は、実施例１の結果を示す。「点Ｐ２」は、実施例２の結果を示す。「点Ｐ３」は、実施例３の結果を示す。「点Ｐ４」は、実施例４の結果を示す。「点Ｐ５」は、実施例５の結果を示す。
【００５３】
また、「点Ｑ２」は、比較例２の結果を示す。「点Ｑ３」は、比較例３の結果を示す。「点Ｑ４」は、比較例４の結果を示す。「点Ｑ５」は、比較例５の結果を示す。
【００５４】
この図７からも明らかなように、点Ｐ１〜点Ｐ５で囲まれる領域においては、電池ケース２内に殆ど水が浸入しないことが分かる。したがって、下記の条件１〜条件３を満たす場合には、かしめ溶接ではなく、かしめて、張出部３２を形成するようにしても、電池ケース２内への水の浸入を抑制することができることが分かる。
【００５５】
条件１は、溝部３８と開口縁部４１との間の距離が、０．５Ｔ（ｍｍ）以上１Ｔ（ｍｍ）以下の場合には、溝部３８の幅を０．２Ｔ（ｍｍ）以上０．５Ｔ（ｍｍ）以下とする。
【００５６】
条件２は、溝部３８と開口縁部４１との間の距離が１Ｔ（ｍｍ）よりも大きくなるにつれて、前記溝部の幅の上限値は、０．５Ｔ（ｍｍ）から小さくなるように設定する。
【００５７】
条件３は、開口縁部４１からの距離が２Ｔ（ｍｍ）のときには、溝部３８の幅を０．２Ｔ（ｍｍ）に設定する。なお、比較例１および比較例２からも明らかなように、かしめ溶接を実施した場合には、かしめを実施した場合よりも、電池ケース２内への水の浸入は少なくなることが分かる。
【００５８】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、二次電池に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  二次電池、２  電池ケース、３  蓋、４  電極体、５，６  絶縁部材、７  負極外部端子、８  正極外部端子、９  ケース本体、１０  負極部、１１  正極部、１２  負極集電端子、１３  正極集電端子、１４  端子本体、１５  先端面、１６  突起部、１７  ガスケット、２０，２１  主壁部、２２，２３  側壁部、２４  底壁部、２５  凹部、２６  ボルト、２７  ヘッド部、２８，３１  軸部、２９，３３，３４，３５，３６  貫通孔、３２  張出部、３７，３８  溝部、４０  溶接部、４１  開口縁部。
【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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【図７】
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