JP2000323105A

JP2000323105A - 溶接封口電池

Info

Publication number: JP2000323105A
Application number: JP11129559A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Miyazaki; 徳之宮崎; Eiji Okuya; 英治奥谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: JP3877464B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池を落下させる等の衝撃を加えた場合であ
っても、電池内部でタブ切れが生じるのを防止して、信
頼性を向上させることができる溶接封口電池の提供を目
的としている。【解決手段】渦巻電極体４０を収納する電池外装缶６
０と、渦巻電極体４０の最外周部分に位置する正極板２
０の芯体露出部に切込みを入れ切込みを切りおこして電
池外装缶６０の開口側方向へ折り返すことにより形成さ
れる正極集電タブ２４と、電池外装缶の開口部を封口す
る封口板５１及びこの封口板５１の電池内部側に固定さ
れた絶縁部材５６から成る封口蓋５０とを有し、且つ、
正極集電タブ２４を電池外装缶６０の開口縁と封口板５
１との間にはさみ込んだ状態で、正極集電タブ２４と電
池外装缶６０と封口板５１とが溶接される構造の溶接封
口電池において、絶縁部材５６の側面に正極集電タブ２
４が固定されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型携帯用の溶接
封口電池に関し、特にレーザ封口型角形イオン電池の封
口蓋の形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用の小型密閉型電池においては、例
えば特願平７−２６７１０号公報、同８−５３０３２号
公報にて本願出願人が開示しているがごとく、発電要素
が収納された電池外装缶の開口縁（端）部に封口蓋をレ
ーザー溶接して封口するが、この際、発電要素の最外周
部分に正極板又は負極板のいずれかの芯体を配置し、更
にこの芯体の露出部に略Ｕ字状の切込み（切断線）を入
れて、この切込みを電池外装缶の開口側方向へ繰り返し
て集電タブとなし、この集電タブを電池外装缶開口縁と
封口蓋との間にはさみ込み、この状態でこれら三つをレ
ーザ溶接することにより封口し、併せて発電要素の正極
あるいは負極と電池外装缶との一層の電気的接触を図っ
ている。

【０００３】以下、本発明の趣旨に直接関係するのでこ
の電池の一例を、図を参照しつつ少し詳しく説明する。

【０００４】図６に、正極板２０の構造を示す。図６
（ａ）は正極板の側面図であり、同図（ｂ）は正面図で
ある。これらの図に示すように、正極板は長さ３３５ｍ
ｍ、幅３８ｍｍ、厚さ２０μｍの細長く薄いアルミ箔製
正極芯体２１の、原則としてその両面に、ＬｉＣｏＯ₂
を主成分としその他黒鉛、カーボンブラック、Ｎ−メチ
ル−２ピロリドンに溶かしたポリフッ化ビニリデンから
成る正極活物質（スラリー）２２を塗布し、これを圧延
し、真空乾燥により付着させたものである。そして、電
池外装缶体内に挿入される、あるいは挿入された状態で
はその最外周となる側にほぼＵあるいはコの字形の切込
み２３が設けられている。

【０００５】なお、この切込み２３を設けた部分の正極
芯体２１には、当然正極活物質が付着されておらず、更
にその近くの電池外装缶側に位置する面に正極活物質が
付着されていないのは、芯体と電池外装缶との一層の電
気的接触を図るためである。

【０００６】図７に、負極板の構造３０を示す。図７
（ａ）は負極板の側面図であり、同図（ｂ）は正面図で
ある。これらの図に示すように、負極板は長さ３１５ｍ
ｍ、幅３９ｍｍ、厚さ１８μｍの負極芯体３１の細長く
薄い銅箔の両面に天然黒鉛粉末を主成分とし、その他Ｎ
−メチル−２ピロリドンに溶かしたポリフッ化ビニリデ
ンからなる負極活物質３２を塗布し、乾燥、圧延により
付着させ、更に後で説明する巻込中心部の負極芯体の銅
箔に直接ニッケルからなるリード３３を負極集電体とし
て取り付けたものである。

【０００７】図８に、渦巻電極体４０の構造を示す。本
図に示すように、渦巻電極体４０は、正極板２０と負極
板３０とを両者より多少幅広のポリエチレン製のセパレ
ータ４１を介して巻き回したものである。なおこの場
合、前述の理由により正極板の正極活物質を塗布してい
ない片面露出部が渦巻電極体の最外周部に位置するよう
に巻回される。そしてこのもとで、巻終部分には粘着テ
ープ（図示せず）が貼られ、また底部は電池缶体との接
触防止のため絶縁テープ（図示せず）で覆われる。

【０００８】なおここで、正極集電タブは、図６に示す
切込み部２３を切り起こして形成されるが、この際電池
の内部巻込中心側に同一極性の電極板が位置する所に設
けているのは、切込み部２３のバリにより万一セパレー
タ４１の損傷が生じても内部短絡が発生しないようにす
るためである。

【０００９】図９及び図１０に、封口蓋５０の構造を示
す。図９は封口蓋を斜め下方からみた斜視図、図１０は
電池キャップを除いた封口蓋の部分断面図（側面）であ
る。

【００１０】図９及び図１０に示すように、封口蓋５０
は、中央付近に透孔を有した封口板５１と、該透孔に絶
縁性ガスケット５２を介して配置される金属製の中空キ
ャップ５３と、中空キャップ５３の上端に電気的に接続
される電池キャップ（図示せず、負極外部端子を兼ねる
もの）と、中空キャップ５３に電気的に接続された集電
端子板５４と、封口板５１と集電端子板５４との間に介
在されて両者を電気的に絶縁する絶縁部５５を備えた絶
縁部材５６とよりなる。

【００１１】そして、絶縁性ガスケット５２、絶縁板５
５及び集電端子板５４は、中空キャップ５３の上端及び
下端をかしめることによって、封口板５１に固定されて
いる。また、上記絶縁部材５６は、封口板５１と渦巻電
極体４０との間に配置されて、渦巻電極体４０が上下方
向に揺動しないようにするものである。また、集電端子
板５４は、その一部が下方向に切り起こされており、こ
の部分に先に説明した負極芯体３１に接続されたリード
３３が電気的に接続される。

【００１２】図１１に、この電池の組立て手順を示す。（ａ）電池外装缶底との接触防止、巻きほぐれ防止等の
ため粘着テープを要所にはった渦巻電極体４０の上方
に、封口蓋５０の封口板５１を位置させる。本図におい
て、３３は負極リードである。

【００１３】（ｂ）封口板５０に固定された集電端子板
５４と負極リード３３とを電気的に接続する。

【００１４】（ｃ）他方、渦巻電極体４０の最外周の正
極芯体露出部２１に形成した切込み部２３を切り起こし
て上部に折り曲げて正極集電タブ２４となす。

【００１５】そして、この正極集電タブ２４は、この状
態で上から保護テープ２５を貼り付けることにより、渦
巻電極体４０の最外周の正極芯体露出部２１に固定され
る。

【００１６】（ｄ）負極リード３３が電気接続された渦
巻電極体４０を、アルミニウム製のほぼ角形の電池外装
缶６０内に挿入する。その際、正極板２０から導出した
正極集電タブ２４を電池外装缶６０の内壁に沿って電池
開口端にまで延ばし、更にその上端部を封口蓋５０の封
口板５１の外周側面と電池外装缶６０の内壁面で挟み込
むようにした状態で封口蓋５０を電池外装缶６０の開口
縁に被せる。また、挿入時には、切り欠き部５７に沿っ
て正極集電タブ２４を屈曲させて、正極集電タブ２４の
たるみを吸収させる。

【００１７】（ｅ）次いで、電池外装缶６０と封口板５
１との嵌合部にレーザー光を照射して当該部分を溶接
し、電池を封口する。そして、併せて正極集電タブ２４
と電池外装缶６０とを電気的に強固に接続する。

【００１８】更に、その後、封口板５１の透孔から電池
外装缶６０の内部に非水電解液を注入し、当該透孔に電
池キャップ５９を設置する。以上の工程を経て、図１２
に示すように、溶接部７０により正極集電タブ２４と電
池外装缶６０とが電気的に接続された溶接封口電池が作
製される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶接封口電池では、電池を落下させる場合の如く電
池に衝撃が加わった場合には、図１３に示すように、渦
巻電極体４０が下向（図中Ｃ方向）に移動しようとする
ため、正極集電タブ２４が下向に引っ張られる。このた
め、図１４に示すように、溶接部７０の近傍で正極集電
タブ２４のタブ切れが生じるおそれがあるという課題を
有していた。

【００２０】本発明は、上記従来の課題を考慮してなさ
れたものであって、電池を落下させる等の衝撃を加えた
場合であっても、タブ切れを防止して、信頼性を向上さ
せることができる溶接封口電池の提供を目的としてい
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、正極板と負極板とをセパレータ
を介して巻いて構成した渦巻電極体と、該渦巻電極体を
収納する電池外装缶と、上記渦巻電極体の最外周部分に
位置する正極板又は負極板の芯体露出部に切込みを入れ
該切込みを切りおこして上記電池外装缶の開口側方向へ
折り返すことにより形成される集電タブと、上記電池外
装缶の開口部を封口する封口板及びこの封口板の電池内
部側に固定された絶縁部材から成る封口蓋とを有し、且
つ、上記集電タブを上記電池外装缶の開口縁と上記封口
板との間にはさみ込んだ状態で、集電タブと電池外装缶
と封口板とが溶接される構造の溶接封口電池において、
上記絶縁部材の側面に上記集電タブが固定されているこ
とを特徴とする。

【００２２】上記構成であれば、集電タブは溶接部で電
池外装缶等と固定されるのみならず絶縁部材にも固定さ
れる（即ち、集電タブが２箇所で固定される）ことにな
るので、電池を落下させる等の衝撃を加えた場合であっ
ても、電池内部でタブ切れが生じるのを防止することが
できる。

【００２３】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、上記集電タブは、溶接部方向に向け
て先細り状になるように構成されることを特徴とする。
上記の如く、集電タブが溶接部と絶縁部材とに固定され
る場合には、渦巻電極体に近い絶縁部材との固定部にお
いてタブ切れが生じ易くなる。しかしながら、上記の如
く、集電タブを溶接部方向に向けて先細り状になるよう
に構成すれば、溶接部における集電タブの幅に比べて、
絶縁部材との固定部における集電タブの幅が広くなるの
で、衝撃が加わった場合に集電タブがより切れ難くなる
という効果がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１〜図４に基づいて、以下に説明する。

【００２５】図１は本発明に係わる溶接封口電池の部分
断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は、本
発明に係わる溶接封口電池の渦巻電極体４０と封口蓋５
０とを接続し、そして当然正極集電タブ２４を切り起こ
して封口蓋側へ折り曲げた状態、すなわち電池外装缶内
へ挿入する直前の状態を示す図、図４は図３のＢ−Ｂ線
矢視断面図である。

【００２６】図３及び図４に示すように、渦巻電極体４
０の最外周の正極芯体露出部２１に形成した切込み部２
３を切り起こして上部に折り曲げ、封口蓋５０側が狭く
下側が広い（溶接部方向に向けて先細りとなっている）
半直角台形状の正極集電タブ２４を形成した後、熱融着
性材料又は接着剤を用いて、絶縁部材５６の側面に正極
集電タブ２４を溶着又は接着して固定する（図中７
１）。この際、熱融着性材料及び接着剤は耐電解液性を
有し、且つ固定強度に優れるものを用いる。このような
ものとして、熱融着性材料としては、変性ポリプロピレ
ン等が例示され、接着剤としては、ポリフェノール樹脂
系の接着剤等が例示される。

【００２７】しかる後、図１及び図２に示すように、渦
巻電極体４０と封口蓋５０とを電池外装缶６０内に挿入
し、正極集電タブ２４及び電池外装缶の最上部の開孔縁
壁をレーザ光にて一体的に溶接することにより溶接封口
電池を作製した。

【００２８】なお、実際の電池においては、渦巻電極体
下部の絶縁テープ、切り起こし折り曲げて形成した正極
集電タブを渦巻電極体外表面に固定し、併せて保護する
粘着性保護テープ、負極集電体、更には安全弁等種々の
要素、部品を有しているが、これらは本発明の趣旨に直
接の関係はないこと、図示するとかえって煩雑となるこ
とのため、図１〜図４ではわざわざは図示していない
が、本実施例の電池でも必要に応じてそれらを装備して
いるのは勿論である。

【００２９】以上、本発明の実施の形態に基づいて説明
してきたが、本発明は何もこれらに限定されるものでな
いのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにして
もよい。

【００３０】（１）正負の芯体等の寸法、材質等は、
他の値や材料としている。また、電池外装缶も必ずし
も、金属のみではない。（２）電池の形状は、水平（横）断面の頂部が丸味を
有する概長方形、その他いわゆるシート型等としてい
る。（３）電池の発電要素の種類は他のものである。

【００３１】

【実施例】〔実施例１〕実施例１としては、上記発明の
実施の形態に示す溶接封口電池を用いた。このようにし
て作製した電池を、以下、本発明電池Ａ１と称する。

【００３２】〔実施例２〕図５に示すように、正極集電
タブ２４を溶接部方向に向けて先細り状にするのではな
く長方形状とする他は、上記実施例１と同様にして溶接
封口電池を作製した。このようにして作製した電池を、
以下、本発明電池Ａ２と称する。

【００３３】〔比較例〕従来技術で説明したように、絶
縁部材の側面に集電タブを固定しない他は、上記実施例
１と同様にして溶接封口電池を作製した。このようにし
て作製した電池を、以下、比較電池Ｘと称する。

【００３４】〔実験〕上記本発明電池Ａ１、Ａ２及び比
較電池Ｘを落下させて衝撃を加えた場合に、何回目の落
下でタブ切れが発生するのかということを調べたので、
その結果を表１に示す。尚、実験は、本発明電池Ａ１、
Ａ２及び比較電池Ｘを３０ｃｍの高さから硬質プラスチ
ックタイル上に落下させるというものである。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかなように、比較電池Ｘでは
２〜６回落下させるとタブ切れが発生しているのに対し
て、本発明電池Ａ２では２０〜３０回、本発明電池Ａ１
では３５〜５０回落下させないとタブ切れが発生してい
ないことが認められた。以上のことから、絶縁部材の側
面に正極集電タブを固定するのが望ましく、更に、正極
集電タブを溶接部方向に向けて先細り状になるようする
のがより望ましいことがわかる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本説明によれ
ば、電池を落下させる等の衝撃を加えた場合であって
も、タブ切れが生じるのを防止できるので、溶接封口電
池の信頼性を飛躍的に向上させることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる溶接封口電池の部分断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図３】渦巻電極体及び封口蓋を電池外装缶内へ挿入す
る直前の状態を示す正面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図５】本発明の他の例に用いる正極の平面図。

【図６】従来技術に係わる溶接封口電池の正極板の構成
図である。

【図７】従来技術に係わる溶接封口電池の負極板の構成
図である。

【図８】従来技術に係わる溶接封口電池の渦巻電極体の
横（水平）断面の構成を示す図である。

【図９】従来技術に用いる封口蓋を斜め下方からみた斜
視図である。

【図１０】電池キャップを除いた封口蓋の部分断面図
（側面）である。

【図１１】従来技術に係わる溶接封口電池の芯体を切り
込み、折り曲げて形成した正極集電タブと、封口蓋と、
電池外装缶との溶接等を中心とした組立方法を示す説明
図である。

【図１２】従来の溶接封口電池の部分断面図。

【図１３】従来の溶接封口電池に衝撃が加えられた状態
を示す断面図。

【図１４】従来の溶接封口電池に衝撃が加えられてタブ
切れが生じた状態を示す断面図。

【符号の説明】

２０：正極板２３：切り込み部３０：負極板４０：渦巻電極体４１：セパレータ５０：封口蓋５１：封口板５２：絶縁性ガスケット５３：中空キャップ５４：集電端子板５５：絶縁板５６：絶縁部材６０：電池外装缶７０：溶接部７１：固定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 ＺＦターム(参考） 5H011 AA01 CC06 DD13 DD14 EE04 FF03 GG09 HH08 5H022 AA09 AA18 BB02 BB03 BB12 BB17 BB19 CC19 EE01 EE04 5H028 AA01 AA07 BB01 BB04 BB05 BB07 CC05 CC07 CC10 CC13 CC20 CC24 EE01 HH05 5H029 AJ11 AK03 AL07 BJ02 BJ14 CJ03 CJ04 CJ05 CJ07 DJ02 DJ05 DJ07 DJ12 EJ01 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板と負極板とをセパレータを介して
巻いて構成した渦巻電極体と、該渦巻電極体を収納する
電池外装缶と、上記渦巻電極体の最外周部分に位置する
正極板又は負極板の芯体露出部に切込みを入れ該切込み
を切りおこして上記電池外装缶の開口側方向へ折り返す
ことにより形成される集電タブと、上記電池外装缶の開
口部を封口する封口板及びこの封口板の電池内部側に固
定された絶縁部材から成る封口蓋とを有し、且つ、上記
集電タブを上記電池外装缶の開口縁と上記封口板との間
にはさみ込んだ状態で、集電タブと電池外装缶と封口板
とが溶接される構造の溶接封口電池において、上記絶縁部材の側面に上記集電タブが固定されているこ
とを特徴とする溶接封口電池。
【請求項２】上記集電タブは、溶接部方向に向けて先
細り状になるように構成される、請求項１記載の溶接封
口電池。