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公開番号2021052015
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210401
出願番号2020212879
出願日20201222
発明の名称電池
出願人株式会社東芝
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 50/172 20210101AFI20210305BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】例えば、より不都合が少なく改善された新規な構成の電池を得る。
【解決手段】実施形態の電池は、例えば、筐体と、貫通部と、外部接続端子と、凹部と、シール部材と、絶縁部材と、を備える。筐体は、電極体が収容される。貫通部は、筐体に設けられ、筐体の外部と内部とを貫通する。外部接続端子は、貫通部に挿入され、電極体と電気的に接続される。凹部は、筐体の外部表面であって、外部接続端子の外縁よりも外側に形成される。シール部材は、外部接続端子と貫通部の内周面との間に、内周面の全周に亘り圧縮された状態で介在される。絶縁部材は、シール部材の端部に当接する当接部と、当接部から離間し凹部内に突出した突出部と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
電極体が収容された筐体と、
前記筐体に設けられ、前記筐体の外部と内部とを貫通する貫通部と、
前記貫通部に挿入され、前記電極体と電気的に接続された外部接続端子と、
前記筐体の外部表面であって、前記外部接続端子の外縁よりも外側に形成された凹部と、
前記外部接続端子と前記貫通部の内周面との間に、前記内周面の全周に亘り圧縮された状態で介在されたシール部材と、
前記シール部材の端部に当接する当接部と、前記当接部から離間し前記凹部内に突出した突出部と、を有する絶縁部材と、
を備えた電池。
続きを表示(約 190 文字)【請求項2】
前記外部接続端子は、前記筐体の外部表面に沿う方向に互いに間隔をあけて位置された正極端子および負極端子を含み、
前記凹部は、前記正極端子と前記負極端子との間に設けられた、請求項1に記載の電池。
【請求項3】
前記凹部は、前記正極端子と前記負極端子との中間位置よりも前記正極端子または前記負極端子の近くに位置された、請求項2に記載の電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電池に関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、表面側に開放された凹部と当該凹部の底部を貫通する貫通孔とが設けられた壁部を含む筐体と、貫通孔に挿入された外部接続端子と、外部接続端子と貫通孔との間に介在されたシール部材と、外部接続端子と壁部との間に介在された絶縁部材と、を備えた電池が、知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2008−305644号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この種の電池では、例えば、より不都合が少なく改善された新規な構成が得られれば、好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の電池は、例えば、筐体と、貫通部と、外部接続端子と、凹部と、シール部材と、絶縁部材と、を備える。筐体は、電極体が収容される。貫通部は、筐体に設けられ、筐体の外部と内部とを貫通する。外部接続端子は、貫通部に挿入され、電極体と電気的に接続される。凹部は、筐体の外部表面であって、外部接続端子の外縁よりも外側に形成される。シール部材は、外部接続端子と貫通部の内周面との間に、内周面の全周に亘り圧縮された状態で介在される。絶縁部材は、シール部材の端部に当接する当接部と、当接部から離間し凹部内に突出した突出部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1は、第1実施形態の電池の例示的かつ模式的な分解斜視図である。
図2は、第1実施形態の電池の一部の例示的かつ模式的な断面図である。
図3は、第1実施形態の電池の第一の壁部の例示的かつ模式的な断面図である。
図4は、第1実施形態の電池の第一の壁部の例示的かつ模式的な平面図である。
図5は、第1実施形態の第1変形例の電池の第一の壁部の例示的かつ模式的な平面図である。
図6は、第1実施形態の第2変形例の電池の第一の壁部の例示的かつ模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。
【0008】
また、以下に開示される複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、以下の各図では、便宜上、方向が定義されている。X方向は、電池1の厚さ方向に沿うとともに、壁部20f(第一の壁部)の短手方向に沿う。Y方向は、電池1の幅方向に沿うとともに、壁部20fの長手方向に沿う。Z方向は、電池1の高さ方向に沿うとともに、壁部20fの厚さ方向に沿う。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交している。
【0009】
<第1実施形態>
図1,2に示されるように、電池1は、例えば、二次電池(蓄電池、充電式電池)として構成されており、筐体2と、電極体3と、導電部材4と、シール部材5(図2参照)と、絶縁部材6と、外部接続端子7と、を備えている。電池1は、単電池や、電池セル、缶セル等とも称され、電極体3は、電極群や、蓄電部、コイル部、充放電部等とも称されうる。また、導電部材4は、リード部材や、接続部材、端子部材等とも称されうる。なお、図2では、便宜上、電極体3は図示省略されている。
【0010】
電池1は、例えば、リチウムイオン二次電池等で構成されうる。なお、電池1は、ニッケル水素電池や、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等、他の二次電池であってもよい。リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う。正極材料としては、例えば、リチウムマンガン複合酸化物や、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物等が用いられ、負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム(LTO)等の酸化物系材料や、ニオブ複合酸化物等の酸化物材料等が用いられる。また、電解質(例えば、電解液)としては、フッ素系錯塩(例えばLiBF4、LiPF6)等のリチウム塩が配合された、例えば、炭酸エチレンや、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチル等の有機溶媒等が単独であるいは複数混合されて用いられる。
【0011】
図1に示されるように、筐体2は、X方向に薄い扁平な直方体状に構成されている。筐体2は、例えば、複数の壁部20a〜20fを有する。壁部20aおよび壁部20cは、いずれも、X方向と直交する方向(YZ平面)に沿って延びており、X方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。また、壁部20bおよび壁部20dは、いずれも、Y方向と直交する方向(XZ平面)に沿って延びており、Y方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。壁部20a〜20dは、側壁部や周壁部等と称されうる。
【0012】
また、壁部20eおよび壁部20fは、いずれも、Z方向と直交する方向(XY平面)に沿って延びており、Z方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。壁部20eは、底壁部や下壁部等と称され、壁部20fは、天壁部や上壁部等と称されうる。壁部20fは、第一の壁部の一例である。
【0013】
また、筐体2は、複数の部品(分割体)が組み合わせられて構成されている。具体的には、筐体2は、例えば、ケース21と、蓋22と、を有する。ケース21は、少なくとも、壁部20a〜20eを有する。ケース21には、壁部20a〜20eによって囲まれ、上方(Z方向)に向けて開放された収容部20rが設けられている。収容部20rは、開口部や、凹部、室等とも称されうる。なお、壁部20a〜20eの内面20iには、ケース21と導電部材4とを絶縁する絶縁シート等の絶縁層が設けられうる。
【0014】
また、蓋22は、少なくとも、壁部20fを有する。蓋22は、収容部20rに電極体3および導電部材4が収容された状態で、ケース21と一体化される。ケース21と蓋22とは、例えば、溶接等によって互いに結合され、結合された部分から液体や気体等が漏れるのが抑制されている。ケース21は、第一筐体部材や、下ケース等とも称され、蓋22は、第二筐体部材や、上ケース、カバー等とも称されうる。筐体2は、例えば、アルミニウム等の金属材料によって構成されている。
【0015】
また、蓋22、すなわち壁部20fは、収容部20r側を向いた裏面20f2と、収容部20rとは反対側を向いた表面20f1と、を有する。表面20f1には、外部接続端子7としての正極端子23および負極端子24が露出している。正極端子23および負極端子24は、互いにY方向に間隔をあけて位置されている。Y方向は、表面20f1に沿う方向の一例である。
【0016】
また、図2〜4に示されるように、壁部20fには、表面20f1に開放された複数の有底の凹部26,28が設けられている。凹部26は、Z方向、すなわち壁部20fの厚さ方向(図4)の視線では、四角形状に構成されている。本実施形態では、正極端子23および負極端子24に対応して、二つの凹部26がY方向に互いに間隔をあけて設けられている。凹部26は、第一の凹部の一例である。
【0017】
また、凹部28は、凹部26の四つの縁部26e(図4参照)のうち壁部20fの中間位置C側およびその反対側の縁部26e1,26e2に沿ってX方向に細長く延びている。本実施形態では、凹部26のそれぞれに、二つの凹部28が隣接して設けられている。凹部26は、二つの凹部28の間に位置され、凹部26と二つの凹部28とは、Y方向に並んでいる。凹部28は、第二の凹部の一例である。また、縁部26eは、辺部や、端部等とも称されうる。
【0018】
また、凹部26の底面26aには、貫通孔27が設けられている。図3に示されるように、貫通孔27は、底面26aと裏面20f2との間で壁部20fを貫通している。貫通孔27は、Z方向(図4)の視線では、円形状に構成されている。図2に示されるように、貫通孔27には、外部接続端子7のうちの軸部7bが挿入される。
【0019】
外部接続端子7は、例えば、頭部7aと、軸部7bと、結合部7cと、を有する。頭部7aは、貫通孔27の表面20f1側で軸部7bと接続され、結合部7cは、貫通孔27の裏面20f2側で軸部7bと接続されている。図1,2に示されるように、頭部7aは、凹部26の縁部26e(図4参照)に沿った四角形状の板状に構成されている。頭部7aの径方向(XY平面)に沿った幅は、貫通孔27の開口幅(直径)よりも大きい。また、軸部7bは、貫通孔27の内周面27aに沿った円柱状に構成されている。
【0020】
結合部7cは、例えば、外部接続端子7と導電部材4とがカシメによって互いに結合された場合に、軸部7bの端部から径方向(XY平面)に沿って張り出した部分である。結合部7cは、導電部材4とZ方向に重なり、結合部7cと頭部7aとの間には、導電部材4とシール部材5とが挟まれている。図2に示されるように、外部接続端子7と導電部材4とが互いに結合された状態では、頭部7aの少なくとも一部が凹部26内に位置されている。これにより、頭部7aの表面20f1からの突出量が抑えられ、ひいては電池1がZ方向により小型に構成されうる。また、頭部7aと導電部材4との間にシール部材5が弾性的に圧縮された状態で挟まれることにより、シール性が高められている。結合部7cは、カシメ部や、フランジ部、張出部、引掛部等とも称されうる。
【0021】
図1に示されるように、外部接続端子7の一方である正極端子23は、壁部20fを貫通した状態で設けられ、壁部20fの内側で導電部材4の一方である正極リード4Rと結合される。また、図2に示されるように、外部接続端子7の他方である負極端子24は、壁部20fを貫通した状態で設けられ、壁部20fの内側で導電部材4の他方である負極リード4Lと結合される。なお、壁部20fの裏面20f2には、蓋22と導電部材4とを絶縁する絶縁シート等の絶縁層8が設けられている。
【0022】
図1に示されるように、電極体3は、例えば、正極31と、負極32と、絶縁層33(セパレータ)と、を有する。正極31、負極32、および絶縁層33は、それぞれ、シート状に構成されている。そして、電極体3は、シート状の正極31、負極32、および絶縁層33がY方向に沿った軸回りに巻回されて、あるいは折り畳まれて、扁平形状に構成されている。電極体3は、電極群であって発電要素として機能する。
【0023】
また、正極31および負極32は、それぞれ、集電体や、集電体を覆う活物質層、集電体から突出した集電タブ等を有する。正極31の集電タブは、電極体3のY方向の反対方向の端部に位置され、図1に示される正極バックアップリード35と接続されている。また、負極32の集電タブは、電極体3のY方向の端部に位置され、図1に示される負極バックアップリード36と接続されている。正極バックアップリード35および負極バックアップリード36は、リード部材や、導電部材、接続部材、端子部材等とも称されうる。
【0024】
導電部材4の一方である正極リード4Rは、正極バックアップリード35を介して、正極31と正極端子23とを電気的に接続している。正極リード4Rと正極端子23とは、カシメによって互いに結合され、正極リード4Rと正極バックアップリード35とは、例えば、超音波溶接等によって互いに結合されている。
【0025】
また、導電部材4の他方である負極リード4Lは、負極バックアップリード36を介して、負極32と負極端子24とを電気的に接続している。負極リード4Lと負極端子24とは、カシメによって互いに結合され、負極リード4Lと負極バックアップリード36とは、例えば、超音波溶接等によって互いに結合されている。
【0026】
図1に示されるように、導電部材4は、例えば、ベース部4aと、アーム部4bと、を有する。導電部材4は、例えば、一枚の板状の部材が、二箇所(アーム部4bの根元部分)で屈曲されて構成されている。なお、導電部材4は、ベース部4aとアーム部4bとが、例えば、溶接等によって互いに結合されて構成されてもよい。
【0027】
ベース部4aは、壁部20f(XY平面)に沿って延びた四角形状の板状に構成されている。ベース部4aは、壁部20fの内側(収容部20r側)で絶縁層8(図2参照)を間に挟んだ状態で壁部20fと重ねられる。また、ベース部4aには、外部接続端子7(正極端子23または負極端子24)が挿入される貫通孔4a1が設けられている。
【0028】
図1に示されるように、アーム部4bは、ベース部4aから壁部20e(底壁部)側へ向けてベース部4aと交差する方向に延びている。アーム部4bは、壁部20a,20c(YZ平面)に沿った四角形状の板状に構成されている。
【0029】
また、アーム部4bは、第一のアーム部4b1と、第二のアーム部4b2と、を有する。第一のアーム部4b1および第二のアーム部4b2は、X方向、すなわち電極体3の厚さ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。導電部材4は、第一のアーム部4b1と第二のアーム部4b2との間に電極体3の端部(集電タブ)を挟んだ状態で、電極体3の正極バックアップリード35または負極バックアップリード36と結合される。
【0030】
導電部材4は、電極体3および蓋22と一体化された状態で、ケース21の収容部20r内に挿入される。そして、蓋22が、収容部20rを塞いだ状態で、ケース21の上方(Z方向)の端部20jと結合される。その後、電解液が、蓋22に設けられる不図示の注液口から筐体2内に所定量、例えば、電極体3が電解液によって十分に浸される量だけ注入される。そして、注液口が溶接等によって封止される。なお、蓋22の正極端子23と負極端子24との間には、不図示の弁部が設けられうる。弁部は、筐体2内の圧力が閾値よりも高くなった場合に開放され、当該筐体2内の圧力を低下させる。弁部は、例えば、正極端子23と負極端子24との中間位置C(図3,4参照)に設けられる。
(【0031】以降は省略されています)

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