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公開番号2024024378
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-22
出願番号2022127167
出願日2022-08-09
発明の名称二次電池及びその組電池
出願人NISSHA株式会社
代理人
主分類H01M 50/103 20210101AFI20240215BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】 浅絞り形状の電池缶と蓋板とを溶接固定して密閉した角型の二次電池であって、組電池にしたときに、バスバーが大型化したりダクト配置の邪魔になったりせず、溶接ビードに拘束荷重による応力も集中しない、二次電池及びその組電池を提供する。
【解決手段】 本発明の二次電池1は、発電要素と、電池缶3と、非水電解液と、蓋板5と、一対の外部端子6,7とを備えている。電池缶3は、角型の浅絞り形状であり、発電要素を寝かせて収納している金属製のものである。また、電池缶3は、その開口部の周囲にフランジ部34を有している。非水電解液は、発電要素を収納した電池缶3に充填されている。蓋板5は、その外縁部51aが電池缶3のフランジ部34と溶接固定されて電池缶3に蓋をする金属製のものである。また、蓋板5は、外縁部51aより内側領域に外縁部51aよりも平面状に突出した凸部52を有している。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
正極、負極及びこれらを絶縁するセパレータを複数重ねて含む扁平な発電要素と、
角型の浅絞り形状であり、その開口部の周囲にフランジ部を有し、前記発電要素を寝かせて収納する金属製の電池缶と、
前記発電要素を収納した前記電池缶に充填された非水電解液と、
その外縁部が前記電池缶の前記フランジ部と溶接固定されて前記電池缶に蓋をし、前記外縁部より内側領域に前記外縁部よりも外面側に平面状に突出した凸部を有する金属製の蓋板と、
前記電池缶の側壁部の一つに配置され、前記発電要素の正極及び負極の一方と電気的に接続される一方の外部端子と、
一方の前記外部端子が配置された前記側壁部と同じ側である前記蓋体の一辺で、かつ、一方の前記外部端子と平面視で線対象な位置に配置され、前記発電要素の正極及び負極の他方と電気的に接続される他方の外部端子と、
を備えた二次電池。
続きを表示(約 500 文字)【請求項2】
前記蓋板の前記凸部の高さが、0.1~3mmである、請求項1記載の二次電池。
【請求項3】
前記蓋板が浅絞りされた金属板であり、その浅絞り部分が前記蓋板の外面側において前記凸部を構成する、請求項1又は請求項2のいずれか記載の二次電池。
【請求項4】
前記蓋板が平板からなる金属板と当該金属板よりも面積の小さい凸部形成層との積層体であり、前記凸部形成層が積層された厚みで前記凸部を構成する、請求項1又は請求項2のいずれか記載の二次電池。
【請求項5】
平面状に突出した前記凸部が平面視で複数領域に分割されて存在し、当該複数領域間に前記凸部どうしの隙間を有する、請求項4記載の二次電池。
【請求項6】
請求項1に記載の二次電池が、正負一対の前記外部端子を上側として最大面積を有する主面に垂直な方向に対して前記主面の表裏を交互に入れ替えながら複数配置され、
さらに隣接する前記二次電池どうしがバスバーによって直列接続され、
拘束部材によって前記二次電池の配列方向に拘束荷重が加えられている、
組電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池及び該二次電池が複数直列に接続して構成された組電池に関する。
続きを表示(約 2,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、二次電池を製造するには、金属製で有底筒状の電池缶に発電要素を収納した後、電池缶の開口端部で囲まれた内側に金属製の蓋板を圧入して、この圧入合せ部を、蓋板の上方から照射したレーザビームにより溶接する方法が一般に採用されていた。
しかし、電池缶に蓋板を圧入する際、バリ等の異物が発生して電池缶内に侵入したり、溶接の溶込み粒子(スパッタ)が電池缶内に侵入したりすることがあり、これらの侵入物が電池性能を低下させる原因になっていた。
【0003】
そこで、この種の密閉型二次電池の製造方法としては、電池缶の開口端部に蓋板の外縁部を重ね合せて、この重ね合せ部を、蓋板の側方からレーザー溶接する方法(特許文献1)、電池缶の開口端部の内周側に段部を設け、この段部に蓋板を載せて、両者の周面合せ部を、蓋板の上方からレーザー溶接する方法(特許文献2)、あるいは蓋板を段付き形状として、その小径部分を電池缶に嵌入させた状態でその大径部分を電池缶に重ね合せ、両者の重ね合せ部を、蓋板の側方からレーザー溶接する方法(特許文献3)などが提案されている。
しかし、いずれの提案も、した圧入に伴う異物混入は防止できるものの、何れも溶接部が電池缶の内周側まで拡大するため、電池缶内へのスパッタの侵入を避けることはできず、侵入物による電池性能の低下を防止する対策としては不十分である。
【0004】
これに対して、特許文献4には、発電要素を収納した電池缶の開口端部に蓋板を溶接固定してなる密閉型電池において、電池缶の開口端部に外側へ広がる環状のフランジ部を設け、該フランジ部に蓋板の外縁部を合せて、この合せ部を蓋板の上面側からレーザー溶接することが開示されている。
このように構成することにより、溶接部が電池缶の外周面の外側部位に設定されることで、溶接に伴うスパッタが電池缶内に侵入する危険はなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開平3-93148号公報
特開2000-231908号公報
特開平11-307065号公報
特開2003-132857公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、現在、二次電池は、電気自動車や太陽光発電などの蓄電システムに向けて普及している。これらの二次電池は、製品や各システムへの適用性、収容性の観点から角型形状が採用されることが多い。ただし、深絞り加工によって有底筒状の電池缶に成形する場合には、形状自由度が低い。そのため、角型形状の二次電池を薄型化することが難しい。
これに対して、浅絞り加工によって角型形状の電池缶に成形し、電池缶の底に発電要素を寝かせて収納するようにすれば、二次電池を角型形状かつ薄型化することも可能である。
【0007】
しかしながら、電池缶が浅絞り加工による角型である二次電池は、複数個を直列接続して組電池とした際に、新たな問題が生ずる。
すなわち、この組電池では、二次電池の最大面積の主面に垂直な方向に複数個の二次電池が重ねて配置される。このとき、各々の二次電池の正負一対の外部端子は、二次電池の側部のうち組電池の上面となる側部に当該側部の長手方向に分かれて設けられる。隣接する二次電池どうしを直列接続するには、一つの二次電池の一対の外部端子のうち一方(例えば正極端子)と、隣接する二次電池の一対の外部端子のうち他方(例えば負極端子)とをバスバーと呼ばれる金属部材で接続することになる。また、複数個の二次電池が重ねて配置された二次電池群には、拘束部材にて拘束荷重が加えられる。
各々の二次電池の電池缶と蓋板とが全て同じ向きになるように二次電池を配置した場合、組電池は同じ極の外部端子が二次電池の配置方向に一列に並ぶため、隣接する二次電池間でバスバーを斜め掛けして直列接続しなければならず、バスバーが大型化する問題が生じる。また、隣接する二次電池間で斜め掛けしたバスバーは、二次電池の安全弁から解放される煙、蒸気等が通過するダクトを組電池の上面に配置するのに邪魔になる。
【0008】
また、隣接する二次電池間で電池缶と蓋板とが反対向きになるように二次電池を配置した、すなわち隣接する二次電池の電池缶の浅絞り底面どうし、蓋板どうしが対向する場合、組電池は同じ極の外部端子が二次電池の配置方向に対してジグザグに進むため、隣接する二次電池間でバスバーを斜め掛けして直列接続しなくてもよい。つまり、二次電池の配置方向に平行な複数のバスバーによって、外部端子が接続される。
しかし、この場合、隣接する二次電池の蓋板どうしが対向するため、電池缶のフランジ部と蓋板との合せ部、すなわちレーザー溶接による溶接部分どうしが重なることになる。複数個の二次電池を組電池に組むために、拘束部材によって二次電池の配列方向に拘束荷重が加えられているので、溶接部分が重なるにも拘束荷重が加わる。その結果、溶接部分の溶接ビードに応力が集中して耐久性が低下するという問題がある。
【0009】
したがって、本発明は、の課題を解決し、浅絞り形状の電池缶と蓋板とを溶接固定して密閉した角型の二次電池であって、組電池にしたときに、バスバーが大型化したりダクト配置の邪魔になったりせず、溶接ビードに拘束荷重による応力も集中しない、二次電池及びその組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
以下に、題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る二次電池は、発電要素と、電池缶と、非水電解液と、蓋板と、一対の外部端子とを備えている。
発電要素は、正極、負極及びこれらを絶縁するセパレータを複数重ねて含む、扁平なものである。
電池缶は、角型の浅絞り形状であり、発電要素を寝かせて収納している金属製のものである。また、電池缶は、その開口部の周囲にフランジ部を有している。非水電解液は、発電要素を収納した電池缶に充填されている。
蓋板は、その外縁部が電池缶のフランジ部と溶接固定されて電池缶に蓋をする金属製のものである。また、蓋板は、外縁部より内側領域に外縁部よりも平面状に突出した凸部を有している。
一対の外部端子のうち一方は、電池缶の側壁部の一つに配置され、発電要素の正極及び負極の一方と電気的に接続されている。一対の外部端子のうち他方は、一方の外部端子が配置された側壁部と同じ側である蓋板の一辺で、かつ、一方の外部端子と平面視で線対象な位置に配置され、発電要素の正極及び負極の他方と電気的に接続されている。
(【0011】以降は省略されています)

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