JP2000106156A - 密閉電池 - Google Patents
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Abstract
口栓を溶接する際の溶接不良を低減させ、信頼性および
作業性を向上させることを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム製の角形ケース17に極板
群19を挿入し、封口板18をレーザー溶接し、封口板
18の注液口22から電解液を注液し、注液口22に封
口栓23をレーザー溶接している。封口栓23に樹脂製
の密挿段部、または電解液注液口の壁面の寸法に対して
±0.1mmとした密挿段部により注液口22と封口栓
23の密閉性を高め、電解液の這い上がりによる注液口
22と封口栓23の溶接部分への電解液の付着を防ぐこ
とにより、注液口22と封口栓23を溶接する際の溶接
不良を低減させる。
Description
閉電池に関するものである。
種の小型二次電池が用いられている。このような小型二
次電池として、従来ではニッケルカドミウム電池,ニッ
ケル水素電池が用いられ、近年では特にリチウムイオン
二次電池等が用いられている。
口板とケース開口部をレーザー溶接により密閉したもの
や、封口板をガスケットを介してケースとかしめ封口を
行ったものがある。
をレーザー溶接して封口した電池では、その封口する方
法として、まず注液を行い、その後、封口板とケース開
口部とをレーザー溶接して封口する場合と、封口板とケ
ース開口部をレーザー溶接した後に、封口板または電池
ケースの注液口から注液を行い封口栓をする場合があ
る。特に、後者のような封口板とケース開口部をレーザ
ー溶接した後に、封口板、または電池ケースの注液口か
ら注液を行い封口栓をする電池においては、封口栓と封
口板、または封口栓と電池ケースを溶接する時の溶接不
良を低減させ密閉性の高い電池を提供するために、特開
平9−288999号公報では図6の(a),(b),
(c)に示したように、レーザー溶接ができるように全
体が金属製で注液口に密挿される密挿段部Aとレーザー
溶接する鍔部Bとを一体にした封口栓形状が提案されて
いる。
ースを溶接した後、封口板の注液口または電池ケースの
注液口から注液を行い、その注液口に封口栓を溶接する
場合、その溶接不良を増加させる原因として、溶接位置
への位置決めが困難であるということと、封口栓を注液
口に挿入した時に電解液の這い上がりにより、溶接部近
傍への電解液の付着や、溶接部分への電解液の付着によ
って、封口栓の溶接時に穴あきが生じることがある。特
に、図6の(a),(b),(c)にそれぞれ示したよ
うな従来の封口栓の形状では、電解液が封口栓に付着し
て溶接不良を起こす問題があった。このような溶接不良
は電池の密閉性を低下させ、漏液や生産性を低下させる
原因になっていた。
時の不良を低減させ、信頼性の高い密閉電池を提供する
ことを目的とする。
に本発明は、注液口に密挿する封口栓の密挿段部は樹脂
製とした封口栓を用いることにより、注液口と封口栓の
密閉性を高め、封口栓を挿入した時の電解液の這い上が
りをなくし、封口栓の溶接部分への電解液の付着を防ぐ
ように構成すると共に、注液口に密挿される密挿段部の
寸法を注液口壁面の寸法に合致する寸法として、封口栓
挿入時の電解液の這い上がりを低下させ、さらに密挿段
部と鍔部とが連接する内周部には凹形状の液だまりをつ
くり、封口栓溶接部分までの電解液の浸透を遅らせ、鍔
部の下面には直線部を形成することにより、溶接時の熱
の影響を低下させるように構成したものである。
着による溶接不良を低減させ、信頼性の高い密閉電池が
得られる。
は、電解液の注液口に密挿される封口栓の密挿段部は樹
脂製とし、または樹脂製の栓体を挿入後、金属製の封口
栓を樹脂製の栓体に挿入し、注液口と封口栓の密閉性を
さらに高め、電解液の上昇を防ぎ溶接不良を低減させる
という作用を有する。
ー溶接部に薄肉部を設けることにより、レーザー出力を
弱くでき、注液口までの熱影響を少なくすることによ
り、電解液の上昇を減少させるという作用を有する。
部と、注液口の壁面との間に封止剤を塗着し、注液口と
封口栓の密閉性を高め、溶接不良を低減させるという作
用を有する。
において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りしたも
のであり、密挿段部を有する封口栓の挿入を容易にし、
特に封口栓の挿入による溶接不良を低減させるという作
用を有する。
た電池ケースの上部開口部に、封口板を載置して溶接す
ると共に、封口板の注液口、または電池ケースの注液口
から電解液を注入した後、前記注液口に封口栓を嵌め込
んで封口した電池において、前記封口栓の密挿段部の径
方向の寸法を注液口壁面間の寸法に対し±0.1mmと
し、その先端は曲面とし、封口栓挿入時の電解液の這い
上がりを防止し、かつ密挿段部と鍔が連接する内周縁に
凹部状のたまり部を形成し封口栓の溶接部分までの電解
液の浸透を遅らせ、また鍔部の下面は0.3mm以上の
直線部とした封口栓により封口したもので、溶接時の熱
の影響を低下させ、溶接不良を低減させるという作用を
有する。
レーザー溶接部に薄肉部を設けることにより、レーザー
出力を弱くでき、注液口までの熱影響を少なくすること
により電解液の上昇を減少させるという作用を有する。
部を有する封口栓と、注液口の壁面との間に封止剤を塗
着し、注液口と封口栓の密閉性を高め溶接不良を低減さ
せるという作用を有する。
において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りしたも
のであり、密挿段部を有する封口栓の挿入を容易にし、
特に封口栓挿入による溶接不良を低減させるという作用
を有する。
から図4を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の請求項1記載の封口栓
の密挿段部が樹脂製である封口栓の断面を示す。図1に
おいて、1は封口栓2の密挿段部で、封口栓を注液口に
挿入した時の電解液の這い上がりを防止するもので、前
記密挿段部1は樹脂から構成されている。樹脂としては
ポリエチレン,ポリプロピレンやゴム等が使用でき、特
に封口栓2をレーザー溶接するため、熱影響を考慮する
と熱的に比較的安定で、また耐電解液性に優れた樹脂が
好ましい。
記載の封口栓の断面を示す。図2において、3は金属製
の封口栓で、電解液の這い上がりを減少させるために密
挿段部4の径方向の寸法Cは注液口の壁面の径方向寸法
に対して±0.1mmである。本発明では、その寸法を
±0.1mmとすればよいが、より好ましくは0から±
0.1mmとし密挿段部4を注液口に圧入することによ
り、より密閉性が向上し、電解液の這い上がりを減少さ
せることができる。また、その先端の形状は、このよう
な圧入タイプの金属製の封口栓3を用いた場合でも挿入
がスムーズに行われるように曲面としたものである。そ
して注液口壁面に接触する金属製の封口栓3の密挿段部
4が接する部分5が0.1mm以上を確保できるように
面取り、またはR形状としている。また、密挿段部4と
鍔6とが連接する内周縁に凹部をつけることにより液だ
まり7をつくり、封口栓溶接部までの電解液の浸透を遅
らせることができる。さらに、鍔6の下端の直線部8の
寸法を0.3mm以上にすることにより、溶接時の熱影
響を低下させることができる。本発明では、鍔6の下面
の直線部8の寸法を0.3mm以上とすればよいが、金
属製の封口栓3の材質等による溶接時のレーザー出力の
違いにより、好ましくは0.5mm以上にする方がよ
い。
レーザー溶接部9は、レーザー出力をできるだけ弱くす
ることにより、注液口部分の熱影響を少なくし、電解液
の上昇を減少させるためであり、薄肉部としたものであ
る。
薄肉部を注液口に嵌め込むための密挿段部を設けた封口
栓で構成した例で説明したが、その他の封口栓でも同様
に実施可能である。
とした例で示したが、その他、面取りや段部等を設けて
も同様に実施可能である。
部を封口した封口板11の注液口12に封口栓13を挿
入した断面を示したもので、図3において樹脂製の密挿
段部14と、注液口12との密閉性を向上し、電解液の
這い上がりを防止するために封止剤15がある。
図であり、図4において、図1,2に示したような封口
栓を用いた場合の栓挿入をスムーズにし、封口栓の浮き
による溶接不良を防止させるための面取り部16を構成
する目的で、注液口の周縁部上端を面取りする。面取り
する寸法は、注液口壁面と封口栓密挿段部が0.1mm
以上接する部分を確保できるようにすることが好まし
い。
明する。図5は、本発明の実施例における角形電池の断
面図を示すもので、本発明を幅22mm,高さ48m
m,厚み5mmの薄型リチウムイオン二次電池に適用し
たものである。図5において、17はアルミニウム製の
角形ケースである。18はアルミニウム製の封口板で、
角形ケース17とレーザー溶接されている。19は極板
群で、20は正極リード、21は負極リードである。2
2は封口板18に開けられた注液口で、23は注液口2
2を封止する封口栓である。
にして作製した。正極板は、活物質であるLiCoO2
に導電剤と結着剤を混合したものをアルミニウム箔の両
面に塗着,乾燥し圧延した後、所定の大きさに切断した
ものとした。これにアルミニウム製の正極リード20を
溶接する。負極板は、炭素質材料を活物質とし、これと
結着剤を混合したものを銅箔の両面に塗着,乾燥,圧延
した後、所定の大きさに切断したものである。これに、
ニッケル製の負極リード21を溶接する。セパレータは
ポリエチレン製の微多孔フィルムである。正極板,負極
板とをセパレータを介して巻回し、上面が長円形の極板
群19に整形する。極板群19のリードを封口板18に
溶接し角形ケース17に挿入し、封口板18と角形ケー
ス17をレーザー溶接する。正極リード20はアルミニ
ウム製の封口板18にレーザースポット溶接し、負極リ
ード21はニッケルメッキされた鉄製のワッシャー24
に抵抗溶接した。次に電解液を注液口22から所定量注
液する。電解液にはエチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネートを混合した溶媒に、溶質として六フッ化リン
酸リチウムを溶解したものを用いた。その後、注液口2
2に封口栓23を施し、封口板18と封口栓23をレー
ザー溶接により封口した。なお図5において25は安全
弁、26は樹脂製の絶縁性ガスケット、27はニッケル
メッキされた鉄製の端子をかねたリベットを示す。
用いて説明する。本実施例1では、図1の(a)に示し
たような封口栓を用いた。図2において封口栓の密挿段
部の樹脂は、本実施例ではエチレンプロピレンゴムを用
いた。以上を実施例電池Aとする。また、レーザー溶接
部の薄肉部の効果を確認するため、実施例電池Bでは薄
肉部を設けない封口栓を用いた。また、図2の(a)に
示した封口栓を用いた実施例を実施例電池Cとする。実
施例電池Cでは、図2において密挿段部の径方向の寸法
を注液口の壁面間の寸法に対し+0.1mmとし、その
先端周縁部分のRを0.3mmとし、液だまりのRは
0.05mmとした。さらに、鍔の直線部の寸法は0.
5mmのものを用いた。また、図3に示したように、注
液口と封口栓との密閉性をよくするために、注液口の壁
面に封止剤を塗着した。封止剤として本実施例ではコー
ルタールピッチを用い、封口栓は実施例電池Aのものを
用いた。以上を実施例電池Dとする。これらの効果を確
認するために、封口栓レーザー溶接時の電解液の付着に
よるレーザー溶接の穴あきによる不良率を比較した。そ
の結果を表1に示す。また、従来品として注液口に対し
て封口栓の嵌め込み部分の寸法が0.2mm以下となる
ような封口栓を用いた。
用いた場合、従来用いられてきた封口栓に比較しレーザ
ー溶接不良を飛躍的に低減することができる。また、実
施例電池Aと実施例電池Bを比較すると、レーザー溶接
部に薄肉部を設けると、さらに効果的であることが分か
る。さらに、実施例電池Dに示したように、封止剤によ
り注液口と封口栓の密閉性をより向上させることによ
り、溶接不良を低減することができた。
プロピレンゴム、また封止剤にコールタールピッチを用
いたが、その他の樹脂、また封止剤を用いても同様の結
果が得られた。
て封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面取りした場合の利
点を、図4を用いて説明する。図4に示したように電解
液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端を面
取りすることによって、封口栓を注液口に挿入する際の
挿入を容易にすることができる。本実施例では0.05
mmの面取りを行い、封口栓は実施例電池Aのものを用
いた。以上を実施例電池Eとする。
封口栓挿入後の挿入不良率を表2に示す。本試験で用い
た従来品は、実施例電池Aに示した発明品を用いた。
例1のような封口板を用いた場合は、本実施例のように
電解液の注液口において封口栓嵌め込み側の周縁部上端
を面取りすることによって、封口栓を注液口に挿入する
際の挿入を容易にすることができ、封口栓の挿入不良を
低減することができる。
次電池を用いた場合を示したが、他の電池系、例えばニ
ッケルカドミウム二次電池,ニッケル水素二次電池,鉛
蓄電池等に用いた場合にも同様の結果が得られた。さら
に角形電池に限らず、このような注液口を持ち、注液を
行った後、封口栓をし、封口板とを溶接するような電池
の場合にも同様な結果が得られた。また、本実施例では
電池ケースおよび封口栓の材質としてアルミニウムを用
いたが、他の電池系においては、その材質に鉄,ステン
レス等を用いて同様な好結果が得られた。
において注液口へ封口栓をレーザー溶接する際の溶接不
良を低減し、信頼性を高めることができる。
面図
込んだ封口栓部分の断面図
面図
Claims (8)
- 【請求項1】 極板群を収容した電池ケースの上部開口
部に、封口板を載置して溶接すると共に、封口板の注液
口、または電池ケースの注液口から電解液を注入した
後、前記注液口の壁面に合致する樹脂製の密挿段部を有
する封口栓を前記注液口に嵌め込み、前記注液口と前記
封口栓をレーザー溶接して封口した密閉電池。 - 【請求項2】 封口栓のレーザー溶接部には薄肉部を設
けた請求項1記載の密閉電池。 - 【請求項3】 封口栓の樹脂製の密挿段部と、注液口の
壁面との間に封止剤を塗着した請求項1記載の密閉電
池。 - 【請求項4】 電解液の注液口において、封口栓嵌め込
み側の周縁部上端を面取りした請求項1記載の密閉電
池。 - 【請求項5】 極板群を収容した電池ケースの上部開口
部に、封口板を載置して溶接すると共に、封口板の注液
口、または電池ケースの注液口から電解液を注入した
後、前記注液口に金属製の封口栓を嵌め込んで封口した
電池において、前記封口栓の密挿段部の径方向寸法を、
注液口壁面の径方向寸法に対して±0.1mmとし、そ
の先端周縁は曲面とし、かつ、密挿段部と鍔が連接する
内周縁に凹部状のたまり部を形成し、鍔部の下面は0.
3mm以上の直線部とした金属製の封口栓により封口し
た密閉電池。 - 【請求項6】 金属製の封口栓のレーザー溶接部に薄肉
部を設けた請求項5記載の密閉電池。 - 【請求項7】 金属製の密挿段部を有する封口栓と、注
液口の壁面との間に封止剤を塗着した請求項5記載の密
閉電池。 - 【請求項8】 電解液の注液口において、封口栓嵌め込
み側の周縁部上端を面取りした請求項5記載の密閉電
池。
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