JP2003197176A

JP2003197176A - 電池

Info

Publication number: JP2003197176A
Application number: JP2001399410A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Okamoto; 勝彦岡本; Toshiaki Kojima; 敏明小島; Kazuya Okabe; 一弥岡部; Tetsuo Ono; 哲夫尾野
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の製造時および使用時に、正極端子およ
び負極端子が固定ナットと一緒に供回りするのを防止
し、長期信頼性に優れた電池を提供する。【解決手段】電池50は、セパレータを介して負極およ
び正極となる金属箔を具備した発電要素51と、金属箔の
面方向端縁に電気抵抗溶接により接続された集電板と、
各集電板に接合されて発電要素から離れる方向に向かっ
て延びる一対の正極端子53，負極端子54と、発電要素51
を収容する電槽52と、正極端子53，負極端子54が貫通す
るとともに電槽53を封止する蓋板62とを有する。正極端
子53，負極端子54は、鍔部70，ねじ部71，先端部72を備
え、ねじ部71に固定ナット76を螺合することにより蓋板
62固定される。先端部72は、軸線方向に沿って見た平面
形状が真円以外となるように、正極端子53，負極端子54
の軸線を挟む二面幅74ａ，74ｂを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池に係り、特にニ
ッケル水素電池，リチウムイオン電池等の中〜大容量の
電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報端末等の技術の進歩に伴
い、小型電池の需要が高まっている。一方、コンピータ
システムやビルディング等に設置される非常用無停電電
源に用いる据置形電池や電気自動車（以下、ＥＶと記
す）等の電動車両に用いる移動用電源としての電池等、
数十〜数百Ａｈの、中〜大容量の電池が求められるよう
になってきた。例えば、ＥＶ用電池においては、１００
Ａ（アンペア）以上の大電流負荷に耐える高出力特性，
高エネルギー密度，さらにはメンテナンスフリーの高信
頼性密閉性が要求される。

【０００３】これらに用いられる電池系としては、鉛蓄
電池のほか、ニッケルカドミウム蓄電池，ニッケル水素
蓄電池等のアルカリ系電池について開発がなされてお
り、さらに高エネルギー密度と長寿命を兼ね備えた電池
系として、リチウムイオン電池についても開発が進めら
れている。これらのようなニッケルカドミウム電池，ニ
ッケル水素蓄電池，リチウムイオン電池には、図８に示
すような密閉型電池10が使用されている。この密閉型電
池10は、セパレータを介して正極および負極を具備した
発電要素11が、電槽12の開口部12ａから収容されてい
る。

【０００４】この発電要素11の電槽12への収容方向に対
する発電要素11の後端側（図中上側）には、正極端子13
および負極端子14が、ポール部15，15（図中上部）を電
槽12外に露出させた状態に設けられている。また、電槽
12の開口部12ａには、蓋板22が嵌合される。すなわち、
蓋板22には、正極端子13および負極端子14のポール部15
を各々挿通させる貫通孔23，23を平板部25上に有してお
り、平板部25の側端に略Ｌ字状に折り曲げられた立ち上
げ部25ａを有している。

【０００５】そして、蓋板22は、電槽12内を閉塞させた
状態で、貫通孔23，23を介して正極端子13および負極端
子14のポール部15を電槽12外に露出させるようになって
いる。また、正極端子13は、リード金具16，リード板17
および正極集電板18を介して、発電要素11の正極集電体
19に接続される。さらに、負極端子14は、負極集電板20
を介して、発電要素11の負極集電体21に接続されてい
る。

【０００６】なお、図９（Ａ）に示すように、密閉形電
池10がニッケルカドミウム電池，ニッケル水素蓄電池で
ある場合、正極集電体19および負極集電体20には厚さ寸
法が例えば0.1mm程度と比較的厚い鋼板が採用されてい
るとともに、正極集電板18および負極集電板20に多数形
成された略櫛状のスリット18ａ，20ａにこれらの正極集
電体19および負極集電体20をそれぞれ一枚づつ差し込
み、スリット18ａ，20ａから突出する正極集電体19およ
び負極集電体20の端縁をガス溶接等により溶かし込むこ
とにより、正極集電板18および負極集電板20と正極集電
体19および負極集電体21とが一体接合される。

【０００７】一方、図９（Ｂ）に示すように、密閉形電
池10がリチウムイオン電池である場合、正極集電体19お
よび負極集電体21には厚さ寸法が10μｍ〜50μｍという
薄い金属箔が採用されている。具体的には、正極集電体
19としては厚さ寸法が20μｍのアルミニウム箔が用いら
れ、負極集電体21としては厚さ寸法が14μｍの銅箔が用
いられる。そして、これらのような正極集電体19および
負極集電体21は、複数枚を一組として正極集電板18およ
び負極集電板20から並行に複数延びる断面略Ｖ字状の折
曲げ部100（図９（Ｂ）では一本のみ図示）内に挟み込
み、次いで各折曲げ部100の切欠き部100ａから露出した
個所をレーザー溶接，電気抵抗溶接等により溶接するこ
とにより、折曲げ部100を介してそれぞれ正極集電板18
および負極集電板20に接合される。

【０００８】これらの正極端子13および負極端子14は、
図10に示すように、ポール部15と、このポール部15の下
端に設けられた鍔部46と、鍔部46の上側に設けられたね
じ部47とを有している。そして、蓋板22の平板部25の上
からねじ部47に固定ナット48を螺入することによって、
正極端子13および負極端子14を蓋板22に固定するように
なっている。蓋板22には、連通孔36ａが設けられてお
り、この連通孔36ａを閉鎖する破裂弁38により電池内圧
の異常上昇を回避する。

【０００９】また、図11示すように、密閉型電池10は、
正極端子13および負極端子14のポール部15間が連結部材
41を介して連結され、正極端子13および負極端子14のポ
ール部の15外面に形成された雄ねじ部に、連結ナット42
をそれぞれ螺合させることにより、複数個の密閉型電池
10を直列または並列に接続させてモジュール化できる。

【００１０】この密封形電池10は、高出力特性を得るた
め、正極端子13および負極端子14自体の電気抵抗、正極
端子13および負極端子14と電極や外部連結部材41との接
触抵抗等を最小限に抑えることが求められる。また、高
信頼性密閉性を確保するには、特に正極端子13および負
極端子14部分の気密・液密性が求められる。とりわけ、
リチウムイオン電池においては、極めて高度な密閉性が
要求される。

【００１１】すなわち、鉛電池やアルカリ電池等の水系
密閉形電池では、たとえ気密が充分でなく、電池内部と
外部との間で水分の侵入や浸出があったとしても、電池
性能には何ら悪影響を及ぼさない。ところが、リチウム
イオン電池において、外部からの水分の侵入があると、
電池性能が大きく低下する原因となる。

【００１２】特に、良好な電池性能を与える電解質塩で
あるLiPF₆等を用いた場合には、水分侵入による悪影響
の程度は極端である。このため、一般的なリチウムイオ
ン電池は、金属電槽缶と蓋とをレーザー溶接等により封
止し、さらに端子部においては、ハーメチックシールと
呼ばれるガラスやセラミックを焼結した材料を用い、気
密性を完全なものにするといった工夫がなされている。

【００１３】また、密閉型電池10には、特にニッケル水
素電池より気密性が要求されるリチウムイオン電池の場
合には、正極端子13および負極端子14の鍔部46と蓋板22
の裏面との間に、ねじ部47を周回するようにパッキンと
して（図示せず）Оリングが配置されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の密閉
型電池10は、正極端子13および負極端子14を蓋板22に固
定するために、蓋板22の上側からねじ部47に固定ナット
48を螺入するとき、正極端子13および負極端子14が固定
ナット48と一緒に供回りする可能性がある。

【００１５】特に、リチウムイオン電池の場合には、鍔
部46と蓋板22との間にОリング（図示せず）があるた
め、正極端子13および負極端子14が余計に回りやすくな
るという問題があった。

【００１６】また、パッキンとして（図示せず）Оリン
グを用いている場合、発電要素11に極めて薄い金属箔を
使用しているため、正極端子13または負極端子14が少し
でも回転すると、正極集電板18，負極集電板20がそれぞ
れ正極あるいは負極からちぎれてしまうという問題があ
った。

【００１７】そこで、本発明の目的は前述した課題を解
消することであり、電池の製造時および使用時に、正極
端子および負極端子が固定ナットと一緒に供回りするの
を防止し、長期信頼性に優れた電池を提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載したように、セパレータを介して負極および正極を具
備した発電要素と、前記負極および前記正極の面方向端
縁に接続された集電板と、前記各集電板に接合されて前
記発電要素から離れる方向に向かって延びる一対の端子
と、前記発電要素を収容する電槽と、前記各端子が貫通
するとともに前記電槽を封止する蓋板とを有し、前記端
子が、前記蓋板の裏面に対面する鍔部と、前記蓋板の挿
通孔に挿通されるねじ部と、前記ねじ部に一体化されて
前記蓋板の表面側に突出する先端部を備えているととも
に、前記ねじ部に固定ナットを螺合することにより前記
蓋板に前記端子が固定された電池であって、前記先端部
における軸線方向に沿って見た平面形状が真円以外であ
ることを特徴としている。

【００１９】ここで、先端部における軸線方向に沿って
見た平面形状としては、例えば多角形や楕円形、あるい
は直線および曲線の一方または双方を任意数組み合わせ
ることにより形成された平面形状を採用できる。なお、
このような平面形状としては、市販の工具が係合可能な
二面幅を有する四角形，六角形，八角形等の偶数角形が
好ましい。

【００２０】本発明の電池によれば、先端部における軸
線方向に沿って見た平面形状が真円以外であるため、あ
らかじめ先端部の平面形状に対応させた開口部を有する
専用の工具を用意しておき、先端部に工具を係合させて
端子を固定すれば、端子のねじに固定ナットを螺合する
際に、端子が固定ナットと供回りするの防止できる。特
に、先端部における軸線方向に沿って見た平面形状が二
面幅を有していれば、例えばスパナ等の市販の工具によ
り端子を固定できる。

【００２１】また、本発明においては、請求項２に記載
したように、前記先端部がねじ部材を固定可能な固定部
を有していることを特徴としているため、先端部を連結
する連結部材をねじ部材によって簡単に固定できる。

【００２２】さらに、本発明においては、請求項３に記
載したように、前記固定部が、前記ねじ部材を前記端子
の軸線に対して交差する方向に沿って固定可能であるた
め、連結部材を固定するためにねじ部材を回転させて
も、端子がねじ部材と一緒に供回りするのを防止でき
る。

【００２３】そして、本発明においては、請求項４に記
載したように、前記先端部が、前記ねじ部を螺合可能な
雌ねじ部を有しているため、ねじ部材の取り付けが容易
になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電池実施の形
態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示
すように、本発明に係る第１実施形態の密封型電池50
は、正極端子53および負極端子54を除いて、従来の密閉
型電池10（図10参照）と同様に構成されたリチウムイオ
ン電池である。すなわち、この密閉型電池50は、セパレ
ータを介して正極および負極を具備した発電要素51が、
電槽（密閉型電池用外装体）52内に開口部52ａから収容
されている。この発電要素51の電槽52への収容方向に対
する発電要素51の後端側（図中上側）には、正極端子53
および負極端子54が、その先端部72（図中上部）を電槽
52外に露出させた状態に設けられている。

【００２５】この密閉形電池50は、正極集電体としては
厚さ寸法が20μｍのアルミニウム箔が用いられ、負極集
電体としては厚さ寸法が14μｍの銅箔が用いられる。そ
して、これらの正極集電体および負極集電体は、それぞ
れ正極集電板および負極集電板と、レーザー溶接，電気
抵抗溶接等により接合される。

【００２６】また、電槽52の開口部52ａには、蓋板62が
嵌合されている。この蓋板62には、正極端子53および負
極端子54の先端部72を各々挿通させる貫通孔63を平板部
65上に有しており、平板部65の側端に略Ｌ字状に折り曲
げられた立ち上げ部65ａを有している。そして、蓋板62
は、電槽52内を閉塞させた状態で、貫通孔63を正極端子
53および負極端子54の先端部72を介して電槽52外に露出
させるようになっている。

【００２７】蓋板62には、連通孔65ｂが設けられてお
り、この連通孔65ｂを閉鎖する破裂弁66により電池内圧
の異常上昇を回避する。

【００２８】正極端子53および負極端子54は、図２にも
示すように、蓋板62の裏面に対面する鍔部70と、蓋板62
の挿通孔63に挿通されるねじ部71と、このねじ部71に接
合されて蓋板62の表面側に突出する先端部72とを備えて
いる。これらの正極端子53および負極端子54の先端部72
は、軸線方向に沿って見た平面形状が略長方形に形成さ
れ、側面には各端子53，54の軸線73を挟む平行な二面幅
74ａ，74ｂを有している。

【００２９】そして、図３に示すように、正極端子53お
よび負極端子54の鍔部70と、蓋板62の平板部65との間に
は、ねじ部71の付け根側を周回するようにパッキン（Ｏ
リング）75が配置されている。正極端子53および負極端
子54のねじ部71には、その蓋板62の平板部65から突出し
た部分に固定ナット76が螺合されている。これによっ
て、正極端子53および負極端子54の鍔部70が所定の力で
平板部65に付勢され、パッキン75が所定の力で加圧され
ている。

【００３０】このように、第１実施形態の密封型電池50
によれば、正極端子53および負極端子54の先端部72にお
ける軸線方向に沿って見た平面形状が真円以外となるよ
うに、先端部72にその軸心73と略平行な二面幅74ａ，74
ｂを設けたので、正極端子53および負極端子54を固定ナ
ット76で蓋板62に固定するときに、二面幅74ａ，74ｂを
スパナなどで挟んで固定することにより、正極端子53お
よび負極端子54が固定ナット76と一緒に供回りするのを
防止できる。従って、この密封型電池50によれば、正極
集電体，負極集電体がそれぞれ正極集電板および負極集
電板からちぎれてしまうのを防止できる。

【００３１】特に、この密封型電池50によれば、厚さ寸
法が20μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体や、厚
さ寸法が14μｍの銅箔からなる負極集電体に対して正極
集電板や負極集電板が接合されるリチウムイオン電池で
あるため、正極端子53および負極端子54が固定ナット76
と一緒に供回りするのを防止することにより、正極集電
板，負極集電板から正極集電体，負極集電体がちぎれて
しまうことが極めて有効に防止できる。このような効果
は、リチウムイオン電池以外にも、厚さ寸法が例えば10
μｍ〜50μｍの極めて薄い集電体を採用した密閉形電池
全般に有効である。

【００３２】さらに、この密封型電池50によれば、先端
部72における軸線方向に沿って見た平面形状が二面幅74
ａ，74ｂを有しているため、スパナ等の市販の工具によ
り正極端子53および負極端子54を固定できる。

【００３３】また、正極端子53および負極端子54が所定
の締め付け強度で蓋板62に固定されるので、パッキン75
が十分に加圧されて、正極端子53および負極端子54の鍔
部70と蓋板62の平板部65との間が確実に密封され、電槽
52内の気密性を保持できる。

【００３４】なお、前述した第１実施形態では、正極端
子53および負極端子54のねじ部71の上側に横断面が略長
方形の先端部72を設けたが、図４に示すように、ねじ部
71を長くして、その上側の部分の側面を平行に加工する
ことにより、二面幅77ａ，77ｂを設けることもできる。

【００３５】図５は、本発明に係る第２実施形態の正極
端子80および負極端子81を示す。これらの正極端子80お
よび負極端子81は、その先端部82を除いて図２の正極端
子53および負極端子54と同一である。この正極端子80お
よび負極端子81の先端部82は、その横断面が略正方形に
形成され、側面には平行な二面幅83ａ，83ｂが設けられ
るとともに、その上面には密封型電池50を連結する連結
部材84を取り付けるためのねじ部材85を固定する固定部
として雌ねじ部86が設けられている。

【００３６】そして、長尺な連結部材84を先端部82の上
面に載置し、ねじ部材85を連結部材84のボルト孔87を通
して、雌ねじ部86に螺入することによって、連結部材84
を固定できるようになっている。この正極端子80および
負極端子81は、連結部材84を確実に固定できる。また、
ねじ部材85を上側から螺入するので、螺入作業が容易に
なる。このときには、二面幅83ａ，83ｂをスパナなどで
挟んで固定することにより、正極端子80および負極端子
81がねじ部材85と一緒に供回りするのを防止できる。

【００３７】図６は、本発明に係る第３実施形態の正極
端子90および負極端子91を示す。これらの端子90，91
も、その先端部92を除いて図２の正極端子53および負極
端子54と同一である。正極端子90および負極端子91の先
端部92は、その横断面が略長方形に形成され、両側に平
行な二面幅93ａ，93ｂを有している。また、二面幅93
ａ，93ｂの板面には、連結部材94を取り付けるためのね
じ部材95を固定する固定部として、貫通孔96が設けられ
ている。

【００３８】この貫通孔96は、ねじ部材95を正極端子90
および負極端子91の軸線73に対して交差する方向に沿っ
て、本実施形態では軸線73と略直交する方向に沿って固
定できるようにあけられている。連結部材94を取り付け
る場合には、連結部材94を二面幅93ａ，93ｂの片面93ａ
に当てて、連結部材94のボルト孔97と先端部92の貫通孔
96にねじ部材95を挿入し、このねじ部材95に連結ナット
98を螺入することによって、先端部92と連結部材94を締
結固定するようになっている。この正極端子90および負
極端子91も、連結部材94を確実に固定できる。

【００３９】なお、図７に示すように、先端部92に上述
の貫通孔96に代えて固定部である雌ねじ部99を設けるこ
とができる。この場合には、連結ナット98を使用するこ
となく、ねじ部材95を雌ねじ部99に螺入するだけで連結
部材94を固定できるので、取り付けの手間を省くことが
できる。

【００４０】また、この場合には、ねじ部材95を螺入す
るときの回転方向が、軸線73と交差する方向になってい
る、すなわち、ねじ部材95の螺入方向と、各端子90，91
のねじ部71に固定ナット76（図１）を螺入するときの回
転方向とが交差しているので、ねじ部材95の螺入時に正
極端子90および負極端子91が回転するのを防止できる。

【００４１】その他、前述した各実施形態において例示
した発電要素，集電板，端子，電槽，蓋板，鍔部，挿通
孔，ねじ部，先端部，固定ナット，固定部，雌ねじ部等
の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を
達成できるものであれば任意であり、限定されない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電池によ
れば、請求項１に記載したように、先端部における軸線
方向に沿って見た平面形状が真円以外であるため、あら
かじめ先端部の平面形状に対応させた開口部を有する専
用の工具を係合させて端子を固定すれば、各端子が固定
ナットと供回りするの防止でき、これにより正極集電
板，負極集電板から正極集電体，負極集電体がちぎれて
しまうという従来の問題を回避できる。このような効果
は、リチウムイオン電池等の集電体が極めて薄い密閉形
電池に有効である。

【００４３】また、本発明の電池によれば、請求項２に
記載したように、先端部にねじ部材を固定可能な固定部
を設けた場合には、先端部を連結する連結部材をねじ部
材によって確実に固定して、電池同士を確実に連結でき
る。

【００４４】さらに、本発明の電池によれば、請求項３
に記載したように、固定部がねじ部材を端子の軸線に対
して交差する方向に固定可能とした場合には、連結部材
を固定するためにねじ部材を螺入したときに、端子がね
じ部材と供回りするのを防止できる。

【００４５】そして、本発明の電池によれば、請求項４
に記載したように、固定部にねじ部材を螺入する雌ねじ
部を設けた場合には、ねじ部材の取り付けが容易になる
ので、取り付けの手間を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の密封型電池を示す断面
図である。

【図２】本発明の第１実施形態の正極端子および負極端
子を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態の正極端子および負極端
子の取り付け状態を示す断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態の別の実施例を示す斜視
図である。

【図５】本発明の第２実施形態の正極端子および負極端
子を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３実施形態の正極端子および負極端
子を示す斜視図である。

【図７】本発明の第３実施形態の別の実施例を示す斜視
図である。

【図８】従来の密封型電池を示す分解斜視図である。

【図９】従来の密封型電池の要部を示す斜視図および断
面図である。

【図１０】従来の密封型電池の断面図である。

【図１１】図10のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

50 密封型電池 51 発電要素 52 電槽 53，80，90 正極端子 54，81，91 負極端子 62 蓋板 70 鍔部 71 ねじ部 72，82，92 先端部 73 軸線 74ａ，74ｂ、83ａ，83ｂ、93ａ，93ｂ二面幅 76 固定ナット 85，95 ねじ部材 86，99 雌ねじ部（固定部） 96 貫通孔（固定部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾野哲夫大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号株式会社ユアサコーポレーション内Ｆターム(参考） 5H022 AA04 AA09 BB03 CC03 5H029 AJ11 AJ14 DJ02 DJ05 DJ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セパレータを介して負極および正極を具
備した発電要素と、前記負極および前記正極の面方向端
縁に接続された集電板と、前記各集電板に接合されて前
記発電要素から離れる方向に向かって延びる一対の端子
と、前記発電要素を収容する電槽と、前記各端子が貫通
するとともに前記電槽を封止する蓋板とを有し、前記端子が、前記蓋板の裏面に対面する鍔部と、前記蓋
板の挿通孔に挿通されるねじ部と、前記ねじ部に一体化
されて前記蓋板の表面側に突出する先端部を備えている
とともに、前記ねじ部に固定ナットを螺合することによ
り前記蓋板に前記端子が固定された電池であって、前記先端部における軸線方向に沿って見た平面形状が真
円以外であることを特徴とする電池。
【請求項２】前記先端部がねじ部材を固定可能な固定
部を有していることを特徴とする請求項１に記載した電
池。
【請求項３】前記固定部が、前記ねじ部材を前記端子
の軸線に対して交差する方向に沿って固定可能であるこ
とを特徴とする請求項２に記載した電池。
【請求項４】前記先端部が、前記ねじ部を螺合可能な
雌ねじ部を有していることを特徴とする請求項２に記載
した電池。