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技術 角形二次電池、それを用いた組電池及び車両

出願人 三洋電機株式会社
発明者 室屋陽平竹野一基岡田光広
出願日 2017年5月31日 (3年2ヶ月経過) 出願番号 2017-107480
公開日 2018年12月27日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 2018-206506
状態 未査定
技術分野 電池の接続・端子 電池の電槽・外装及び封口
主要キーワード 接続用開口 有底角筒状 封止栓 巻回軸方向 ブラインドリベット 外周溝 ガス排出弁 溶接接続
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

端子封口板短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両。

解決手段

正極板と負極板を含む電極体と、電極体を収容する角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2と、負極板に電気的に接続された負極端子8とを備え、封口板2が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池50であって、正極板は封口板2と電気的に接続されており、封口板2は外側の面に凹部20と、凹部20内に形成された端子取り付け孔21を有し、負極端子8は端子取り付け孔21に挿入され、負極端子8と封口板2の間には外部側絶縁部材10が配置され、封口板2は、封口板2の長手方向における凹部20の端部に繋がるように設けられた第1溝部22を有する。

概要

背景

電気自動車EV)やハイブリッド電気自動車HEV、PHEV)等の駆動用電源において、非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。

これらの角形二次電池では、開口を有する有底角筒状角形外装体と、角形外装体の開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体電解質と共に収容される。封口板にはそれぞれ絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。

また、下記特許文献1のように、正極集電体を封口板の電池内面に接続し、電池ケースが正極端子を兼ねる構成とする角形二次電池が提案されている。このような構成とすると、部品点数を削減できる等のメリットがある。

概要

端子と封口板の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両。正極板と負極板を含む電極体と、電極体を収容する角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2と、負極板に電気的に接続された負極端子8とを備え、封口板2が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池50であって、正極板は封口板2と電気的に接続されており、封口板2は外側の面に凹部20と、凹部20内に形成された端子取り付け孔21を有し、負極端子8は端子取り付け孔21に挿入され、負極端子8と封口板2の間には外部側絶縁部材10が配置され、封口板2は、封口板2の長手方向における凹部20の端部に繋がるように設けられた第1溝部22を有する。

目的

本発明の一つの目的は、電池ケースと端子の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、前記封口板の外面には凹部が設けられ、前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、前記封口板は、前記封口板の長手方向における前記凹部の端部に繋がるように設けられた溝部を有する角形二次電池。

請求項2

第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、前記封口板の外面には凹部が設けられ、前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、前記封口板の長手方向において、前記凹部の端部と前記外部側絶縁部材の距離が1.5mm以上である角形二次電池。

請求項3

第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、前記封口板の外面には凹部が設けられ、前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、前記封口板の長手方向における前記凹部の端部には傾斜部が設けられた角形二次電池。

請求項4

前記封口板にはガス排出弁が設けられ、前記封口板の内面には前記第2電極板に電気的に接続された集電体が接続され、前記封口板の長手方向における前記封口板の長さをLとし、前記封口板の長手方向における一方の端部から前記端子取り付け孔までの距離が1/3Lよりも小さく、前記封口板の長手方向における一方の端部から前記ガス排出弁までの距離が1/3L〜2/3Lであり、前記封口板の長手方向における一方の端部から、前記封口板において前記集電体が接続された部分までの距離が2/3Lよりも大きい請求項1〜3のいずれかに記載の角形二次電池。

請求項5

前記封口板の短手方向における前記封口板の長さは10mm以上であり、前記封口板の長手方向における前記封口板の長さは、前記封口板の短手方向における前記封口板の長さの5倍以上である請求項1〜4のいずれかに記載の角形二次電池。

請求項6

前記請求項1〜5のいずれかに記載の角形二次電池を複数個含み、前記封口板が鉛直方向に延びるように配置される組電池

請求項7

請求項6に記載の組電池を搭載した車両。

技術分野

0001

本発明は角形二次電池、それを用いた組電池及び車両に関する。

背景技術

0002

電気自動車EV)やハイブリッド電気自動車HEV、PHEV)等の駆動用電源において、非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。

0003

これらの角形二次電池では、開口を有する有底角筒状角形外装体と、角形外装体の開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体電解質と共に収容される。封口板にはそれぞれ絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。

0004

また、下記特許文献1のように、正極集電体を封口板の電池内面に接続し、電池ケースが正極端子を兼ねる構成とする角形二次電池が提案されている。このような構成とすると、部品点数を削減できる等のメリットがある。

先行技術

0005

特開2011−18645号公報

発明が解決しようとする課題

0006

電池ケースが一方の電極板と電気的に接続された角形二次電池では、一方の電極板に電気的に接続された封口板と他方の電極板に電気的に接続された端子が、結露により生じる水等により短絡すること防止する必要がある。

0007

本発明の一つの目的は、電池ケースと端子の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

第1の発明に係る角形二次電池は、
第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板は、前記封口板の長手方向における前記凹部の端部に繋がるように設けられた溝部を有する。

0009

第2の発明に係る角形二次電池は、
本発明の一様態の角形二次電池は、
第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子は前記端子取り付け孔に挿入され、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向において、前記凹部の端部と前記外部側絶縁部材の距離が1.5mm以上である。

0010

第3の発明に係る角形二次電池は、
第1電極板と、前記第1電極板とは極性が異なる第2電極板とを含む電極体と、
開口を有し、前記電極体を収容する角形外装体と、
前記開口を封口する封口板と、
前記第1電極板と電気的に接続された端子と、を備え、前記封口板が鉛直方向に延びる向きに配置されて使用される角形二次電池であって、
前記第2電極板は前記封口板と電気的に接続されており、
前記封口板の外面には凹部が設けられ、
前記凹部内には端子取り付け孔が設けられ、
前記端子と前記封口板の間には外部側絶縁部材が配置されており、
前記封口板の長手方向における前記凹部の端部には傾斜部が設けられている。

0011

発明者らは、封口板に一方の電極板が電気的に接続された角形二次電池を、封口板が鉛直方向に延びる向きに配置して使用した場合、結露により生じた水等により封口板と端子の短絡が生じ易いことを見出した。図10A及び図10Bを用いて、以下にその理由を説明する。

0012

図10Aは、封口板102が鉛直方向に延びる方向に配置した角形二次電池の負極端子108近傍の拡大図である。図10Aに示すように、封口板102に負極端子108が外部側絶縁部材110を介して取り付けられている。封口板102には凹部120が設けられている。外部側絶縁部材110は、凹部120内に配置されている。封口板102に設けられた凹部120の側壁部と外部側絶縁部材110との間には隙間121a、隙間121bが設けられている。なお、図10Aにおける上下の方向は、実際に使用される状態における角形二次電池の上下の方向に対応する。

0013

角形二次電池は、負極端子108が取り付けられた封口板102が鉛直方向に延びる向きに配置された状態で使用される場合がある。例えば、複数の角形二次電池を直列ないし並列に接続して組電池を作製する。そして、この組電池の側面に、各角形二次電池の負極端子108が取り付けられた封口板102が並ぶようにして、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載して使用される場合がある。

0014

このような状態で角形二次電池を使用した場合、結露等により封口板102の表面及び負極端子108の表面に水滴が生じる場合がある。図10Bは、封口板102の表面及び負極端子108の表面に水滴が生じた状態を示す図である。封口板102の表面及び負極端子108の表面に水滴が生じた場合、封口板102が鉛直方向に延びるように配置されているため、水滴が重力により下方に移動する。封口板102の表面に生じた水滴は、封口板102の負極端子108の取り付け孔の周囲に設けられた凹部120と、外部側絶縁
部材110との間の隙間121a、隙間121bに溜まる。また、上方側の隙間121bに溜まった水は、下方側の隙間121aに更に移動する。そして、下方側の隙間121aに多くの水が溜まる状態となる。また、それと同時に、負極端子108の表面に生じた水滴も重力により下方に移動する。そして、負極端子108の下端に移動した水滴130aと、下方側の隙間121aに溜まった水滴130bとが接触する。その結果、この水を介して、封口板102と負極端子108が短絡する。なお、このような課題は、特に温度変化の大きい環境で使用される車載用途の場合、特に生じ易い。

0015

上述の第1の発明に係る角形二次電池では、封口板が凹部に繋がるように設けられた溝部を有する。このため、凹部内に浸入した水が溝部に流れ、凹部内の水の水位が高くなること抑制できる。したがって、結露により生じた水等による封口板と負極端子の短絡を効果的に防止できる。

0016

上述の第2の発明に係る角形二次電池では、封口板の長手方向において、凹部の端部と外部側絶縁部材の距離が1.5mm以上である。このため、凹部の端部と外部側絶縁部材の間に十分な空間が確保される。よって、凹部内に水滴が浸入した場合であっても、端子上の水滴と凹部内の水滴が接触し難い。よって、結露により生じた水等による封口板と負極端子の短絡を効果的に防止できる。

0017

上述の第3の発明に係る角形二次電池では、封口板の長手方向における凹部の端部には傾斜部が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部内に浸入しても、その水が傾斜部を通じて凹部外流れ出やすくなっている。このため、凹部内の水により封口板と端子が短絡することを効果的に防止できる。

0018

第1の発明、第2の発明あるいは第3の発明に係る角形二次電池を複数個用いて組電池とすることができる。また、このような組電池を搭載した車両とすることができる。

発明の効果

0019

本発明によれば、結露により生じた水等により封口板と端子の短絡が防止された角形二次電池、それを用いた組電池及び車両を提供することができる。

図面の簡単な説明

0020

実施形態に係る角形二次電池の斜視図である。
図1のII−II線に沿った角形二次電池の断面図である。
実施形態に係る電極体の正面図である。
部品を取り付けた後の封口板の電池内部側の面を示す図である。
図5Aは、封口板の電池内部側の突起近傍の部分拡大図である。図5Bは、正極集電体のベース部の部分拡大図である。
封口板の短手方向に沿った封口板と正極集電体のベース部の拡大断面図である。
図7Aは封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図7Bは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図7Cは図7BにおけるVIIC−VIICに沿った断面図である。
実施形態に係る組電池を示す図である。
組電池を含む電源装置を搭載した車両を示す図である。
図10Aは角形二次電池の負極端子近傍を示す図であり、図10Bは結露により生じた水による短絡の様子を示す図である。
図11Aは第2の実施形態に係る角形二次電池の封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図11Aは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図11Cは図11BにおけるXIC−XICに沿った断面図である。
図12Aは第3の実施形態に係る角形二次電池の封口板の電池外部側の面における端子取り付け孔近傍の拡大図である。図12Aは封口板上に外部側絶縁部材及び負極端子を配置した図である。図12Cは図12BにおけるXIIC−XIICに沿った断面図である。
図13は、図12における傾斜部近傍の拡大図である。

実施例

0021

実施形態に係る角形二次電池50の構成を以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

0022

図1は角形二次電池50の斜視図である。図2図1のII−II線に沿った角形二次電池50の断面図である。図1及び図2に示すように角形二次電池50は、開口を有する有底角筒状の角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2からなる電池ケースを備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体1内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層ないし巻回された電極体3が電解質と共に収容されている。電極体3と角形外装体1の間には樹脂製の絶縁シート14が配置されている。

0023

電極体3を構成する正極板には、正極集電体6が接続されている。正極集電体6は封口板2の電池内部側の面に接続されている。これにより、正極板は正極集電体6を介して封口板2に電気的に接続されている。正極集電体6は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。

0024

電極体3を構成する負極板には、負極集電体7が接続されている。負極集電体7は、負極端子8に電気的に接続されている。負極集電体7と封口板2の間には内部側絶縁部材9が配置されている。負極端子8と封口板2の間には外部側絶縁部材10が配置されている。これにより、負極集電体7及び負極端子8は、封口板2と絶縁されている。負極集電体7は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。内部側絶縁部材9及び外部側絶縁部材10は樹脂製であることが好ましい。負極端子8は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。また、図2に示すように負極端子8は、電池内部側に配置される第1金属部8aと電池外部側に配置される第2金属部8bからなることが好ましい。このとき、第1金属部8aは銅又は銅合金製であることが好ましい。第2金属部8bはアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。このような構成であると、複数の角形二次電池を用いて組電池を作製する際、一方の角形二次電池の正極端子と他方の角形二次電池の負極端子を接続するバスバーとして、アルミニウム又はアルミニウム合金製のバスバーを好適に使用することができる。なお、第1金属部8aの表面にはニッケル層が形成されていることが好ましい。

0025

封口板2の電池外部側の面には凹部20が設けられている。凹部20内に端子取り付け孔21が設けられている。負極端子8は、端子取り付け孔21に挿入されている。

0026

封口板2には電池ケース内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース内のガスを電池ケース外に排出するガス排出弁17が設けられている。封口板2には電解液注液孔15が設けられており、電池ケース内に電解液を注液した後、封止栓16により封止される。

0027

次に角形二次電池50の製造方法について説明する。なお、実施形態に係る角形二次電池50においては、負極板が第1電極板であり、正極板が第2電極板である。

0028

[正極板の作製]
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物結着剤としてのポリフッ化ビニリデンPVdF)、導電剤としての炭素材料、及びN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を含む正極合剤スラリーを作製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としての厚さ15μmの長尺状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、正極合剤スラリー中のNMPを取り除き、正極芯体上に正極活物質層を形成する。その後、正極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた正極板は、長尺状の正極芯体の幅方向の端部に、正極芯体の長手方向に沿って両面に正極活物質合剤層が形成されていない正極芯体露出部4を有する。

0029

[負極板の作製]
負極活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴムSBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースCMC)、及び水を含む負極合剤スラリーを作製する。この負極合剤スラリーを、負極芯体としての厚さ8μmの長尺状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、負極合剤スラリー中の水を取り除き、負芯体上に負極活物質層を形成する。その後、負極活物質層を所定厚みになるように圧縮処理を行った後、所定の形状に裁断する。このようにして得られた負極板は、長尺状の負極芯体の幅方向の端部に、負極芯体の長手方向に沿って両面に負極活物質合剤層が形成されていない負極芯体露出部5を有する。

0030

[電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板と負極板を、セパレータを介して巻回することにより巻回型の電極体3を作製する。なお、電極体3は偏平状に成形されている。図3に示すように電極体3は、巻回軸方向における一方の端部に巻回された正極芯体露出部4を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部5を有する。なお、電極体3の最外周はセパレータで覆われていることが好ましい。

0031

[負極集電体及び負極端子の封口板への取り付け]
封口板2に設けられた端子取り付け孔21の周囲において、封口板2の電池内面側に内部側絶縁部材9と負極集電体7のベース部7aを配置し、封口板2の電池外面側に外部側絶縁部材10を配置する。次に、負極端子8を、外部側絶縁部材10、封口板2、内部側絶縁部材9及び負極集電体7のベース部7aのそれぞれに設けられた貫通孔に挿入し、負極端子8の先端部を負極集電体7のベース部7a上にカシメる。これにより、図2図4に示すように、負極端子8、外部側絶縁部材10、内部側絶縁部材9及び負極集電体7が封口板2に固定される。なお、負極端子8においてカシメられた部分と負極集電体7のベース部7aを更にレーザ溶接等により溶接接続し、溶接接続部を形成することが好ましい(図示は省略)。

0032

[正極集電体の封口板への取り付け]
図5Aに示すように、封口板2の電池内部側の面には、突起2aが設けられている。突起2aは、封口板2の短手方向において、封口板2の中心よりも一方側(図5においては上方)にずれていることが好ましい。突起2aの先端には、先端凹部2bが設けられていることが好ましい。突起2aの平面視の形状は長円形状であることが好ましい。封口板2の電池外部側の面において、突起2aと対応する位置には外面凹部2cが設けられている。図5Bに示すように、正極集電体6のベース部6aには接続用開口6cが設けられている。接続用開口6cの外周側には、環状の環状薄肉部6dが設けられていることが好ましい。接続用開口6cの縁部には環状突起6eが設けられていることが好ましい。

0033

図6に示すように、封口板2の突起2aが正極集電体6の接続用開口6c内に配置され
るように、正極集電体6のベース部6aを封口板2の電池内部側の面上に配置する。そして、封口板2の突起2aと正極集電体6のベース部6aをレーザ溶接等により溶接接続する。これにより溶接接続部30が形成される。なお、溶接接続部30は、環状に設けられてもよいし、間隔を置いて複数設けられてもよい。

0034

[正極集電体及び負極集電体の折り曲げ]
封口板2に取り付けられた正極集電体6について、ベース部6aとリード部6bの境界部で曲げ加工を行う。また、封口板2に取り付けられた負極集電体7について、ベース部7aとリード部7bの境界部で曲げ加工を行う。なお、予め曲げ加工された正極集電体6及び負極集電体7を封口板2に取り付けることも可能である。

0035

[正極集電体及び負極集電体と電極体の接続]
正極集電体6のリード部6bを電極体3の巻回された正極芯体露出部4の最外面に溶接接続する。負極集電体7のリード部7bを電極体3の巻回された負極芯体露出部5の最外面に溶接接続する。なお、接続方法としては、抵抗溶接超音波溶接、レーザ溶接等を用いることができる。

0036

[角形二次電池の組立て]
封口板2に正極集電体6及び負極集電体7を介して取り付けられた電極体3の周囲を絶縁シート14で覆う。次に、絶縁シート14で覆われた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、角形外装体1と封口板2をレーザ溶接することにより、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。その後、封口板2に設けられた電解液注液孔15から非水溶媒電解質塩を含む非水電解液注入し、電解液注液孔15を封止栓16により封止する。封止栓16としてはブラインドリベットを用いることが好ましい。なお、金属製の封止栓16を封口板2に溶接接続することも可能である。

0037

[角形二次電池50]
図7Aは封口板2の電池外部側の面における端子取り付け孔21近傍の拡大図である。図7Aに示すように、封口板2において凹部20には端子取り付け孔21が設けられている。そして、封口板2の長手方向における凹部20の一方の端部には第1溝部22が設けられている。また、封口板2の長手方向における凹部20の他方の端部には第2溝部23が設けられている。ここで、第1溝部22は、封口板2の長手方向において、凹部20よりも封口板2の端部側に配置される。第2溝部23は、封口板2の長手方向において、凹部20よりも封口板2の中央側に配置される。第1溝部22及び第2溝部23の両方を設ける必要はなく、少なくとも一方が設けられれば良い。なお、一方のみを設ける場合、封口板2の長手方向において、凹部20よりも封口板2の端部側に配置される第1溝部22を設けることが好ましい。

0038

図7Bは、凹部20上に外部側絶縁部材10を配置し、外部側絶縁部材10上に負極端子8を配置した図である。また、図7Cは、図7BにおけるVIIC−VIICの断面図である。

0039

角形二次電池50では、凹部20の端部に第1溝部22ないし第2溝部23が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部20と外部側絶縁部材10の間に浸入しても、その水が第1溝部22あるいは第2溝部23に流れるため、凹部20内の水により封口板2と負極端子8が短絡することを効果的に防止できる。

0040

封口板2の長手方向における第1溝部22の長さ及び第2溝部23の長さは、それぞれ1mm〜20mmであることが好ましく、2mm〜10mmであることがより好ましく、3mm〜10mmであることが更に好ましい。なお、封口板2の長手方向における封口板
2の端部(図7Aにおける封口板2の下端部)と、封口板2の長手方向における第1溝部22の端部(図7Aにおける第1溝部22の下端部)の間の距離は、1.5mm以上であることが好ましく、1.8mm以上であることがより好ましい。封口板2の長手方向における封口板2の端部と封口板2の長手方向における第1溝部22の端部の距離が近すぎると、封口板2と角形外装体1を溶接する際、第1溝部22の近傍とそれ以外の領域で熱の逃げ方が異なることが原因となり、溶接部が安定的に形成されない可能性がある。封口板2の長手方向における封口板2の端部と封口板2の長手方向における第1溝部22の端部の距離を1.5mm以上とすることにより、封口板2と角形外装体1との溶接部がより安定的に形成される。

0041

封口板2の長手方向において、凹部20と外部側絶縁部材10の間には隙間が形成されることが好ましい。この隙間の封口板2の長手方向における長さは、0.1mm〜10mmであることが好ましく、0.1〜5mmであることがより好ましく、0.1〜3mmであることが更に好ましい。

0042

また、封口板2の短手方向において、凹部20と外部側絶縁部材10の間には隙間が形成される。この隙間の封口板2の短手方向における長さは、0.1mm〜5mmであることが好ましく、0.1〜3mmであることがより好ましく、0.1〜1mmであることが更に好ましい。なお、隙間が形成されなくてもよい。

0043

凹部20の底部と、第1溝部22ないし第2溝部23の底部の高さを同一の高さとすることができる。但し、凹部20の底部と、第1溝部22ないし第2溝部23の底部の高さが異なるようにしてもよい。

0044

第1溝部22において、凹部20側の端部とは反対側の端部に傾斜部22aが形成されていることが好ましい。このような傾斜部22aが形成されていると、封口板2が鉛直方向に延びるように配置して角形二次電池50が使用された場合、結露により生じた水等が凹部20内及び第1溝部22内に浸入しても、第1溝部22内から第1溝部22外に流れ易くなる。なお、傾斜部22aは、第1溝部22の底部に対して30度〜80度傾斜していることが好ましい。また、第1溝部22の底部全体が、凹部20の底部に対して傾斜するようにしてもよい。

0045

第2溝部23においても、凹部20側の端部とは反対側の端部に傾斜部23aが形成されていることが好ましい。

0046

なお、封口板2において、凹部20が形成された部分は、その周囲よりも厚みが薄い薄肉部となっている。

0047

外部側絶縁部材10は、封口板2と負極端子8のフランジ部8cの間に配置される絶縁部材ベース部10aと、絶縁部材ベース部10aの外周縁に形成された壁部10bを有することが好ましい。壁部10bは、負極端子8のフランジ部8cの側面と対向する。壁部10bが形成されていることにより、より確実に封口板2と負極端子8の間の短絡を防止できる。

0048

なお、組電池において隣接する角形二次電池同士を接続するバスバーと負極端子8のフランジ部8cの接続性を考慮した場合、壁部10bの高さが、フランジ部8cの厚さより小さいことが好ましい。即ち、封口板2に対して垂直な方向において、壁部10bよりもフランジ部8cが、封口板2から離れる方向に突出していることが好ましい。

0049

なお、封口板2の長手方向における封口板2の長さをLとした場合、封口板2の長手方
向における一方の端部(図2における左側の端部)から端子取り付け孔21までの距離が1/3Lよりも小さいことが好ましい。封口板2の長手方向における一方の端部(図2における左側の端部)からガス排出弁17までの距離が1/3L〜2/3Lであることが好ましい。封口板2の長手方向における一方の端部(図2における左側の端部)から、封口板2において正極集電体6が接続された部分までの距離が2/3Lよりも大きいことが好ましい。このような構成であると、角形二次電池の向きを交互にした組電池を容易に作製することができる。

0050

封口板2の短手方向における封口板2の長さは10mm以上であり、封口板2の長手方向における封口板2の長さは、封口板2の短手方向における封口板2の長さの5倍以上である場合、特に結露により生じる水の量が多くなるため、本発明が特に有効である。

0051

凹部20は、封口板2の長手方向において、封口板2の一方の端部と、封口板2の一方の端部から封口板の長さの1/3の位置との間に形成されることが好ましい。

0052

封口板2の短手方向における第1溝部22の長さは、封口板2の短手方向における凹部20の長さよりも小さいことが好ましい。また、封口板2の短手方向における第2溝部23の長さは、封口板2の短手方向における凹部20の長さよりも小さいことが好ましい。このような構成であると、凹部20内で外部側絶縁部材10の位置が大きくずれることを防止できる。

0053

なお、封口板2の短手方向において、第1溝部22及び第2溝部23は凹部20の中央部に繋がっていることが好ましい。このような構成であると、より効果的に封口板2と負極端子8が水により短絡することを防止できる。

0054

封口板2の長手方向における凹部20の端部と外部側絶縁部材10との間の距離は、封口板2の短手方向における凹部20の端部と外部側絶縁部材10との間の距離よりも大きいことが好ましい。このような構成であると、凹部20内で外部側絶縁部材10の位置が大きくずれることを防止できる。なお、封口板2の短手方向における第1溝部22の長さは、封口板2の短手方向における凹部20の長さの半分以下であることが好ましい。封口板2の短手方向における第2溝部23の長さは、封口板2の短手方向における凹部20の長さの半分以下であることが好ましい。封口板2の短手方向における第1溝部22の長さ及び第2溝部23の長さは、それぞれ0.5mm以上であることが好ましく、1mm以上であることがより好ましい。

0055

封口板2の短手方向における第1溝部22の長さ及び第2溝部23の長さを、封口板2の長手方向における各位置で変化させることも可能である。例えば、封口板2の短手方向における第1溝部22の長さが、封口板2の長手方向における端部に向かって徐々に小さくなるようにしてもよい。

0056

なお、封口板2の短手方向において、第1溝部22及び第2溝部23は凹部20の中央部に繋がっていることが好ましい。このような構成であると、より効果的に封口板2と負極端子8が水により短絡することを防止できる。なお、封口板2の長手方向における凹部20の端部であって、封口板2の短手方向における凹部20の端部の中心部に、第1溝部22又は第2溝部23の少なくとも一部が繋がっていることが好ましい。

0057

[組電池]
図8は角形二次電池50を複数個用いた組電池200を示す図である。一対のエンドプレート201の間に、複数の角形二次電池50が、樹脂製のスペーサ204を介して積層されている。一対のエンドプレート201はバインドバー202により接続されている。
積層された角形二次電池50は組電池ベース部205上に配置される。なお、一対のエンドプレート201は、それぞれ組電池ベース部205に接続される。なお、エンドプレート201は金属製ないし樹脂製であることが好ましい。またバインドバー202は金属製であることが好ましい。

0058

一つの角形二次電池50の負極端子8と、隣接する他の角形二次電池50の封口板2が金属製のバスバー203により電気的に接続されている。バスバー203はアルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。

0059

上述の通り、封口板2が鉛直方向に延びるようにして角形二次電池50が配置されて使用される場合、結露により生じた水等により封口板2と負極端子8の短絡が生じやすい。したがって、封口板2が鉛直方向に延びるようにして角形二次電池50が配置されて使用される場合、第1溝部22ないし第2溝部23を設けることにより、封口板2と負極端子8の短絡を効果的に防止できる。

0060

図9は、組電池200が搭載された車両300を示す図である。

0061

車両300は、例えばエンジンモータの両方で走行するハイブリッド電気自動車とすることができる。この場合、車両300は、エンジン301及び走行用のモータ302と、モータ302に電力を供給する組電池を備える電源装置303と、発電機304を搭載する。電源装置303は、DC/ACインバータ305を介してモータ302と発電機304に接続されている。

0062

<第2の形態>
第2の形態に係る角形二次電池は、封口板の形状が異なる以外は上述の角形二次電池50と同様の構成を有する。

0063

図11A〜図11Cは、第2の形態に係る角形二次電池の図7A〜図7Cに対応する図である。図11Aは封口板402の電池外部側の面における端子取り付け孔421近傍の拡大図である。図11Aに示すように、封口板402において凹部420には端子取り付け孔421が設けられている。

0064

図11Bは、凹部420上に外部側絶縁部材10を配置し、外部側絶縁部材10上に負極端子8を配置した図である。また、図11Cは、図11BにおけるXIC−XICの断面図である。

0065

封口板402の長手方向において、凹部420の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)と、外部側絶縁部材10の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)との間の距離が1.5mm以上となっている。このような構成により、凹部420内に結露により生じた水等が浸入した場合でも、水が凹部420内で下方に移動する。よって、凹部420内において外部側絶縁部材10近傍に水が留まることを防止できる。このため、負極端子8上の水滴と、凹部420内の水滴が接触することを効果的に防止できる。

0066

なお、封口板402の長手方向において、凹部420の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)と、外部側絶縁部材10の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)との間の距離が1.5mm以上となっている。

0067

なお、第2の実施形態に係る角形二次電池を用いた組電池の構成は、上述の組電池200と同様の構成とすることができる。また、第2の実施形態に係る角形二次電池を搭載した車両の構成は、上述の車両300と同様の構成とすることができる。

0068

封口板402の長手方向において、凹部420の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)と、外部側絶縁部材10の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)との間の距離は、1.5mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましく、10mm以上が更に好ましい。 封口板402の長手方向において、凹部420の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)と、外部側絶縁部材10の一方側の端部(図11Bにおいて下方側の端部)との間の距離は、30mm以下が好ましく、20mm以下がより好ましい。

0069

封口板402の長手方向において、凹部420の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)と、外部側絶縁部材10の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)との間の距離は、1.5mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましく、10mm以上が更に好ましい。封口板402の長手方向において、凹部420の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)と、外部側絶縁部材10の他方側の端部(図11Bにおいて上方側の端部)との間の距離は、30mm以下が好ましく、20mm以下がより好ましい。

0070

なお、封口板402の長手方向における凹部420の端部に傾斜部を設けることが好ましい。当該傾斜部は、凹部420の底面に対して30度〜80度傾斜していることが好ましい。

0071

封口板402の長手方向における封口板402の端部(図11Aにおける封口板402の下端部)と、封口板402の長手方向における凹部420の端部(図11Aにおける凹部420の下端部)の間の距離は、1.5mm以上であることが好ましく、1.8mm以上であることがより好ましい。封口板402の長手方向における封口板402の端部と封口板2の長手方向における凹部420の端部の距離が近すぎると、封口板402と角形外装体1を溶接する際、凹部420の近傍とそれ以外の領域で熱の逃げ方が異なることが原因となり、溶接部が安定的に形成されない可能性がある。封口板402の長手方向における封口板402の端部と封口板402の長手方向における凹部420の端部の距離を1.5mm以上とすることにより、封口板402と角形外装体1との溶接部がより安定的に形成される。

0072

<第3の形態>
第3の形態に係る角形二次電池は、封口板の形状が異なる以外は上述の角形二次電池50と同様の構成を有する。

0073

図12A〜図12Cは、第3の形態に係る角形二次電池の図7A〜図7Cに対応する図である。図12Aは封口板502の電池外部側の面における端子取り付け孔521近傍の拡大図である。図12Aに示すように、封口板502において凹部520には端子取り付け孔521が設けられている。

0074

封口板502において凹部520には端子取り付け孔521が設けられている。そして、封口板502の長手方向における凹部520の一方の端部(図12Bにおいて下方側の端部)には第1傾斜部522が設けられている。また、封口板502の長手方向における凹部520の他方の端部(図12Bにおいて上方側の端部)には第2傾斜部523が設けられている。第1傾斜部522及び第2傾斜部523の両方を設ける必要はなく、少なくとも一方が設けられれば良い。なお、一方のみを設ける場合、封口板502の長手方向において、凹部520よりも封口板502の端部側に配置される第1傾斜部522を設けることが好ましい。

0075

図12Bは、凹部520上に外部側絶縁部材10を配置し、外部側絶縁部材10上に負極端子8を配置した図である。また、図12Cは、図12BにおけるVIIC−VIIC
の断面図である。

0076

角形二次電池50では、凹部520の端部に第1傾斜部522ないし第2傾斜部523が設けられている。したがって、結露により生じた水等が凹部520と外部側絶縁部材10の間に浸入しても、その水が第1傾斜部522ないし第2傾斜部523を通じて凹部520外に流れ出やすくなっている。このため、凹部520内の水により封口板502と負極端子8が短絡することを効果的に防止できる。

0077

なお、第1傾斜部522及び第2傾斜部523は、凹部520の底面に対して15度〜80度傾斜していることが好ましいく、30度〜60度傾斜していることが好ましい。

0078

図13に示すように、封口板502の長手方向において、第1傾斜部522と外部側絶縁部材10の間には隙間が形成されていることが好ましい。このような構成であると、結露により生じた水等により封口板502と負極端子8の短絡をより効果的に防止できる。なお、封口板502の長手方向において、第1傾斜部522と外部側絶縁部材10の間の距離Wは、0.5mm以上であることが好ましく、1mm以上であることがより好ましく、1.5mm以上であることが更に好ましい。

0079

なお、第3の実施形態に係る角形二次電池を用いた組電池の構成は、上述の組電池200と同様の構成とすることができる。また、第2の実施形態に係る角形二次電池を搭載した車両の構成は、上述の車両300と同様の構成とすることができる。

0080

≪その他≫
上述の実施形態においては、封口板と正極集電体を接続する例を示した。しかしながら、封口板と負極集電体を同様の方法で接続することができる。この場合、封口板と正極集電体は絶縁する。

0081

電極体の形状は特に限定されず、巻回電極体であってもよいし、積層型電極体であってもよい。また、正極板、負極板、セパレータ、電解液等の構成は、公知の構成とすることができる。

0082

なお、角形二次電池を搭載する車両としては、ハイブリッド電気自動車に限定されず、電気自動車であってもよい。

0083

封口板の電池外部側の面において、封口板の外周部の近傍に外周溝を設けることが好ましい。封口板に外周溝を設けることにより、封口板と角形外装体との溶接部がより安定的に形成される。よって、より信頼性の高い角形二次電池となる。なお、外周溝は、封口板の外周に沿った溝とすることが好ましい。外周溝は環状の溝であってもよいし、環状の一部が取り除かれた形状であってもよい。

0084

50・・・角形二次電池

1・・・角形外装体
2・・・封口板
2a・・・突起
2b・・・先端凹部
2c・・・外面凹部
20・・・凹部
21・・・端子取り付け孔
22・・・第1溝部
22a・・・傾斜部
23・・・第2溝部
23a・・・傾斜部
3・・・電極体
4・・・正極芯体露出部
5・・・負極芯体露出部

6・・・正極集電体
6a・・・ベース部
6b・・・リード部
6c・・・接続用開口
6d・・・環状薄肉部
6e・・・環状突起
7・・・負極集電体
7a・・・ベース部
7b・・・リード部

8・・・負極端子
8a・・・第1金属部
8b・・・第2金属部
8c・・・フランジ部
9・・・内部側絶縁部材
10・・・外部側絶縁部材

14・・・絶縁シート
15・・・電解液注液孔
16・・・封止栓
17・・・ガス排出弁

30・・・溶接接続部

102・・・封口板
108・・・負極端子
110・・・外部側絶縁部材
120・・・凹部
121a・・・隙間
121b・・・隙間

200・・・組電池
201・・・エンドプレート
202・・・バインドバー
203・・・バスバー
204・・・スペーサ
205・・・組電池ベース部

300・・・車両
301・・・エンジン
302・・・モータ
303・・・電源装置
304・・・発電機
305・・・DC/ACインバータ

402・・・封口板
420・・・凹部
421・・・端子取り付け孔

502・・・封口板
520・・・凹部
521・・・端子取り付け孔
522・・・第1傾斜部
523・・・第2傾斜部

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