(57)【要約】【課題】大電流を供給することができる端子構造を有した二次電池を提供することにある。【解決手段】電極体および電解液を内部に収納したケースと、前記ケースを閉塞する蓋体と、前記蓋体から突出した電極端子と、前記蓋体の長手方向に対して前記電極端子の両端に設けられ、前記蓋体と溶接された溶接部とを有する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体および電解液を内部に収納したケースと、
前記ケースを閉塞する蓋体と、
前記蓋体から突出した電極端子と、
前記蓋体の長手方向に対して前記電極端子の両端に設けられ、前記蓋体と溶接された溶接部と、
を有することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記溶接部は、それぞれ前記蓋体の長手方向と交差する方向に延びていることを特徴とする請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
多角形状の貫通孔を有する導体と、
前記導体の前記貫通孔を通して前記電極端子と前記導体をねじ止めする締結器具と、
を有することを特徴とする請求項２記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極端子は、前記電極端子の突出端の端面から前記電極端子の突出方向にねじ穴を有し、前記締結器具は前記ねじ穴に締結するボルトであることを特徴とする請求項３記載の二次電池。
【請求項５】
前記導体は、前記ねじ穴に対して締結する前記ボルトの数より多い数の多角形状の貫通孔を有することを特徴とする請求項３記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体に収容された電極体から正極端子および負極端子を取り出す二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコンなどの持ち運び可能な携帯機器から、環境問題への関心の高まりとともに、電気自動車、ハイブリッド電気自動車に対して二次電池の需要が高まっている。
【０００３】
このような二次電池を利用する機器にあっては、高出力供給、すなわち大電流での放電を行える能力が要求されている。
【０００４】
従来、電源として用いられている二次電池としては、シート状の正極板および負極板を、セパレータを介して捲回して形成された捲回型電極体が用いられている。そして、このような捲回型電極体を有する電池は外ケースを備え、この外ケース内に電解液とともに捲回型電極体が蓋によって封入されている。捲回型電極体からの電力の取り出しは、正極板および負極板に接続された電極端子を通して行われている。また、大電流を得るために、複数の二次電池の正極端子を直列接続することも必要である。
【０００５】
特許文献１には、正極、負極および電解質を包装体に収納するとともに、正極端子および負極端子が導出されたバッテリーセルと、バッテリーセルを収納するバッテーリー缶と、正極端子および負極端子がそれぞれ接続された正極端子部と負極端子部とを有する二次電池において、正極端子部と負極端子部は、外部機器の導体と接続する場合、接触させることで電気的接続される構成が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、正極および負極を有する素電池と、正極または負極のいずれかと一方のリード線で電気的に接続し、保護回路基板と他方のリード線で接続する加熱保護素子とを有する電池装置において、端子と加熱保護素子との接続方法は、抵抗溶接、レーザ溶接はんだ付けなどの点溶接が用いられる構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−４８７２０号公報
【特許文献２】特開２００４−７１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている二次電池における端子と導体の接触による接続は、接触抵抗が大きくなるため大電流を流すことができない。また、特許文献２に開示されている電池装置における端子と導体の点溶接による接続は、導体の厚さを厚くできないため大電流を流すことができない問題点がある。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたものであり、大電流を供給することができる端子構造を有した二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の実施形態に係る二次電池は、電極体および電解液を内部に収納したケースと、前記ケースを閉塞する蓋体と、前記蓋体から突出した電極端子と、前記蓋体の長手方向に対して前記電極端子の両端に設けられ、前記蓋体と溶接された溶接部とを有する。
【００１０】
（２）本発明の実施形態に係る（１）に記載の二次電池では、前記溶接部は、前記蓋体の長手方向と交差する方向に延びている。
【００１１】
（３）本発明の実施形態に係る（２）に記載の二次電池では、多角形状の貫通孔を有する導体と、前記導体の前記貫通孔を通して前記電極端子と前記導体をねじ止めする締結器具とを有する。
【００１２】
（４）本発明の実施形態に係る（３）に記載の二次電池では、前記電極端子は、前記電極端子の突出端の端面から前記電極端子の突出方向にねじ穴を有し、前記締結器具は前記ねじ穴に締結するボルトである。
【００１３】
（５）本発明の実施形態に係る（３）に記載の二次電池では、前記電極端子は、前記電極端子の突出端の端面から突設したねじ部を有し、前記締結器具は前記へ字部に締結すること。
【００１４】
（６）本発明の実施形態に係る（３）に記載の二次電池では、前記導体は、前記ねじ穴に対して締結する前記ボルトの数より多い数の多角形状の貫通孔を有する。
【００１５】
（７）本発明の実施形態に係る（１）に記載の二次電池では、前記第２の電極端子は、前記蓋体の長手方向と平行に貫通したねじ穴を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様によれば、ねじ穴を設けた端子を二次電池の幅方向に溶接することで、少なくとも端子の一辺を二次電池の幅と同じにできるので、体積の大きな端子を設けることができる。そのため、大きなねじ穴を端子に設けることができるため、大きなボルトを用いることが可能となり、結合強度を強くすることができる。
【００１７】
さらに、ブスバーをねじ穴が設けられた端子にボルト締めする場合、ブスバーに複数の多角形状のボルト締結穴を設けられており、ボルト締めするボルト締結穴以外のボルト締結穴にもレンチを入れてボルトの締め方向と逆方向に同じ力で回転させることで、端子に対するボルトの締め付けトルクを伝達することなくボルト締めをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る捲回型電極電池１について詳細に説明する。図１は、捲回型電極電池１の一部を切り欠いて示す斜視図である。図１に示すように、偏平な矩形箱状のケースであるセル１０と、ケース内に電解液１２とともに収納された偏平状の捲回型電極体１４とを備えている。電極体１４は、正極板２４と負極板２５を有している。また、セル１０を密封する蓋体であるキャップ体１０ａが設けられている。正極板２４は正極接続部材１６と、負極板２５は負極接続部材１８と接続されている。
【００１９】
キャップ体１０ａには、正極端子２０と、負極端子２２が設けられている。正極端子２０と負極端子２２は、キャップ体１０ａから突出する方向に設けられている。正極接続部材１６は、セル１０と接続されているため、キャップ体１０ａに設けられた正極端子２０はセル１０と同電位を有する。また、負極端子２２は、キャップ体１０ａに設けられた絶縁体、例えば、ガスケット２３を介してキャップ体１０ａに取り付けられている。そして、負極端子２２は、ガスケット２３に対して気密性を保った状態で貫通し、負極接続部材１８と接続されている。そのため、負極端子２２は、セル１０およびキャップ体１０ａとは絶縁されているため、正極端子２０およびセル１０およびキャップ体１０ａとは異なる電位を有する。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る正極端子２０を拡大した斜視図である。正極端子２０は、キャップ体１０ａに対して溶接することで接続している。正極端子２０の形状はほぼ箱型である。正極端子２０の突出端の端面の一辺を辺Ｘ、他辺を辺Ｙ、高さ方向の辺を辺Ｚとする。また、正極端子２０は、キャップ体１０ａとの接続端において、正極端子２０を中心としたキャップ体１０ａの長手方向に対する両端に溶接部２０ａ、２０ｂを一体として有している。溶接部２０ａ、２０ｂは、所定の厚さであり、キャップ体１０ａの長手方向に対して所定長、キャップ体１０ａの幅方向に所定長の大きさである。溶接部２０ａ、２０ｂそれぞれは、キャップ体１０ａの幅方向に辺と平行に溶接される。溶接部２０ａ、２０ｂとキャップ体１０ａとの溶接は、例えばレーザ溶接によってなされ、正極端子２０はキャップ体１０ａに対して固定される。したがって、正極端子２０とキャップ体１０ａは連続溶接されているため、正極端子２０は、外部から加わる力に対して充分な接合強度が得られる。
【００２１】
また、正極端子２０には、正極端子２０は、正極端子２０の突出端の端面から正極端子２０の突出方向にねじ穴２６を有している。ねじ穴２６の深さは、最大で蓋体１０ａと接する位置まで設けられている。図４に示すように、正極端子２０と大電流を流すことができる導体であるブスバー３０を接合するために、ボルト３１をねじ穴２６に結合することができる。ボルト３１による正極端子２０とブスバー３０の接合については、後に詳述する。
【００２２】
ここで、正極端子２０とブスバー３０を接合する場合、大きなボルト３１を用いるほど結合強度を強くすることができる。ボルト３１の大きさを大きくすることは、言い換えると、正極端子２０に設けるねじ穴２６の径を大きくすることといえる。
【００２３】
上記説明したように、本実施形態では、溶接部２０ａ、２０ｂは、正極端子２０を中心としたキャップ体１０ａの長手方向に対する両端に設けられている。したがって、正極端子２０の辺ｘは、最大でキャップ体１０ａの幅方向の長さまで長くできる。仮に、溶接部２０ａ、２０ｂが、正極端子２０を中心としたキャップ体１０ａの幅方向に対する両端に設けられていた場合は、正極端子２０の辺ｘは、最大でもキャップ体１０ａの幅方向の長さから溶接部２０ａ、２０ｂの長さを引いた長さしか設けることができない。
【００２４】
ねじ穴２６の径および深さは、正極端子２０の大きさに応じて大きくできる。正極端子２０は、キャップ体１０ａの長手方向における辺Ｙの長さおよび高さ方向の辺Ｚの長さは任意に大きくできるが、キャップ体１０ａの幅方向の辺Ｘの長さは最大でもキャップ体１０ａの幅方向の長さである。したがって、上記説明したように溶接部２０ａ、２０ｂをキャップ体１０ａの幅方向に平行な辺で溶接することで、正極端子２０の辺ｘをキャップ体１０ａの幅方向の長さまで大きくすることができ、ひいては、正極端子２０に設けるねじ穴２６も大きくすることができる。溶接部２０ａ、２０ｂそれぞれは、キャップ体１０ａの長手方向と交差する方向に延びていればよい。つまり、溶接部２０ａ、２０ｂがキャップ体１０ａの長手方向に沿って平行に延びていなければ上記効果を有する。
【００２５】
本実施形態においては、正極端子２０にねじ穴２６を設けたが、ねじ穴の変わりにねじ溝を設けた突出部を設けて、ナットでブスバーを接合する構成しても良い。
【００２６】
また、溶接部２０ａ、２０ｂは、キャップ体１０ａの幅方向とほぼ同じ長さまで大きくすることができる。溶接部２０ａ、２０ｂは、キャップ体１０ａの長手方向に対して、大きくできる。上記のように溶接部２０ａ、２０ｂを大きくしても正極端子２０およびねじ穴２６の大きさに影響を及ぼすことはない。また、溶接部２０ａ、２０ｂを大きくすることで、溶接を複数個所についてできるため、正極端子２０のキャップ体１０ａに対する接合強度が高くなる。
【００２７】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る正極端子２０を拡大した斜視図である。キャップ体１０ａに対する溶接部２０ａ、２０ｂの配置は、図２に示した第１の実施形態と同様である。
【００２８】
第２の実施形態では、正極端子２０にキャップ体１０ａの長手方向に沿って平行に、正極端子２０を貫通したねじ穴２７が設けられている。正極端子２０とブスバー３０を接合するとき、ねじ穴２７の一端からボルト貫通させ、他端でナットと結合することができる。ボルトとナットで正極端子２０とブスバー３０を接合するので、強固に結合することができる。
【００２９】
また、ねじ穴２７が、キャップ体１０ａの長手方向に沿って平行に正極端子２０に設けられているため、キャップ体１０ａの幅方向である正極端子２０辺Ｘをキャップ体１０ａの幅または溶接部２０ａ、２０ｂの溶接長よりも長くすることができる。これに伴い、ねじ穴２７の径も大きくできるため、より大きなボルト、ナットを用いることができるため、より強固に正極端子２０とブスバー３０を接合することができる。
【００３０】
次に、ボルト３１による正極端子２０とブスバー３０の接合について図４および図５を用いて説明する。
【００３１】
ここでは、図２で説明し蓋体から突出した正極端子２０の突出端から突出方向に沿ったねじ穴２６が設けられた正極端子２０に対してボルト３１を締結する場合について説明する。電池１の正極端子２０を複数直列に接続する場合、図４に示すような導体であるブスバー３０が用いられる。ブスバー３０には、所定間隔で貫通孔３２が設けられている。正極端子２０の突出端において、正極端子２０に設けられたねじ穴２６とブスバー３０に設けられた貫通孔３２が対向するように配置され、ボルト３１は貫通孔３２を介してねじ穴２６に対して締結される。ボルト３１がねじ穴２６に対して完全に締まると、ブスバー３０と正極端子２０は、固定された状態で結合する。また、貫通孔３２は多角形状で作成されている。ここでは、貫通孔３２が六角形である場合で説明する。
【００３２】
ボルト３１の頭部には、ボルト３１をねじ穴２６に対して締結するためにレンチ等の締結器具を差し込むための締結穴３３が設けられている。ボルトは、一般的な六角形状の頭であっても良い。
【００３３】
図５に示すように、２本のレンチ３４とレンチ３５を用いて、電池１の正極端子２０の突出端においてボルト３１を用いてブスバー３０の貫通孔３２を介してねじ穴２６に対して締結させることができる。本実施例ではボルト３１の頭部に設けられた締結穴３３の形状は六角形であるが、これに限られずレンチを差し込める多角形状または他の締結器具を差し込める形状でもよい。また、締結穴３３の形状および大きさは、ブスバー３０の貫通孔３２の形状および大きさと同じであっても異なっていても効果に差異はない。
【００３４】
レンチ３４は、ボルト３１の締結穴３３に差し込まれている。また、レンチ３５は、ボルト３１が差し込まれているブスバー３０の貫通孔３２に隣接する別の貫通孔３２に差し込まれる。そして、ボルト３１の締結穴３３に差し込まれたレンチ３４をボルト３１が締まる方向に回し、同時にで貫通孔３２に差し込まれたレンチ３５をレンチ３４とは逆方向に回すように支える。
【００３５】
レンチ３４のみでボルト３１を用いてねじ穴２６に対して締結させる場合ボルトの３１の回転によるトルクがブスバー３０を回転する力となって正極端子２０に伝達する。しかし、レンチ３４とレンチ３５を双方逆方向に回すことで、ボルト３１の回転によってブスバー３０に加えられたトルクは、レンチ３５で貫通孔３２を回すことで相殺される。したがって、ボルト３１でブスバー３０を正極端子２０に締結する場合であっても、正極端子２０にはボルト３１の回転によるトルクは伝達されない。そのため、ボルト３１によるブスバー３０と正極端子２０の結合過程において、正極端子２０が破損する恐れはなく、結合強度を高めることができる。
【００３６】
また、ブスバー３０は、ねじ穴３６に対して締結するボルト３１の数より少なくとも１多い数の多角形状の貫通孔３２を有している。つまり、上記説明したように、任意の電池１に対してボルト３１でブスバー３０を締結する場合、ボルト３１をレンチ３４で回すのと同時に、ブスバー３０の任意の貫通孔３２をレンチ３５で回す。したがって、ブスバー３０に最後の電池１をボルト３１で締結する場合、ブスバー３０に設けられた貫通孔３２はねじ穴３６およびこれに締結するボルト３１の数より１つ多く設けられているので、レンチ３４とレンチ３５を用いた上記方法ですべての電池１を正極端子２０に影響を与えることなくブスバー３０に結合することができる。
【００３７】
本実施形態においては、正極端子２０にねじ穴２６を設けたが、ねじ穴の変わりにねじ溝を設けた突出部を設けて、ナットでブスバーを接合する構成しても良い。
【００３８】
上記説明は、図３に示したねじ穴２７がキャップ体１０ａの長手方向に沿って平行に設けられた正極端子２０に対してボルトを締結する場合も同様である。
【００３９】
この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る捲回型電極電池を一部切欠いて示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る正極端子を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る正極端子を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る正極端子に対するボルト締めを示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る正極端子に対するボルト締めを示す斜視図。
【符号の説明】
【００４１】
１…捲回型電極電池、１０…ケース、１０ａ…キャップ体、１２…電解液、１４…電極体、１６…正極接続部材、１８…負極接続部材、２０…正極端子、２０ａ…溶接部、２０ｂ…溶接部、２２…負極端子、２３…ガスケット、２４…正極板、２５…負極板、２６…ねじ穴、２７…ねじ穴、３０…ブスバー、３１…ボルト、３２…貫通孔、３３…締結穴、３４…レンチ、３５…レンチ。
【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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