JP2001126695A

JP2001126695A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2001126695A
Application number: JP30769299A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Masuko; 俊光益子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: JP4465754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】経時変化や温度変化等に対しても内部抵抗の
増加や変動を抑制して大電流出力でも効率的に出力す
る。【解決手段】電池缶２を電池蓋構体４により封止する
ことで密閉型に構成される。発電要素３と電池蓋１７と
の間に配設され、内部圧力の異常上昇等が生じた場合に
変形してこれらの電気的接続状態を解除する安全弁部材
１８を備える。電極蓋１７には、外周フランジ部１７ａ
が形成され、この外周フランジ部１７ａがガスケット１
５を介して開口部に封止されることによって電池缶２に
組み付けられる。安全弁部材１８には、電極蓋１７の外
周フランジ部１７ａに対応する外周フランジ部１８ｂが
全周に形成され、これら外周フランジ部１７ａ、１８ｂ
を重ね合わせて溶接を施すことにより電極蓋１７に一体
に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載用バッテリや
各種の電子機器の電源として用いられる密閉型電池に関
し、さらに詳しくは内部圧力の異常上昇等のために備え
られる安全弁部材と電池蓋との結合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の電子機器等には、繰り返し充電が
可能なリチウム二次電池やカーボンリチウム二次電池等
の二次電池が用いられている。かかる二次電池において
は、内部に収納された発電要素が化学変化を起こして内
圧が異常に高くなる事態が生じることがある。例えば、
リチウム二次電池のような非水電解質電池においては、
何らかの原因によって所定の電流値以上の電流が流れて
過充電状態となると、電解液が分解されて内部にガスが
発生する。非水電解質電池は、この状態が継続される
と、電解液や電極活物質の急激な分解が促進されて内部
温度が上昇しガス噴出といった事態にまで発展する。

【０００３】したがって、非水電解質電池においては、
安全機構が付設されてかかる事態の発生を防止するよう
に構成されている。安全機構は、発電要素と電池蓋との
間に配設された安全弁部材やＰＴＣ素子等の部材によっ
て構成され、内部圧力が異常に上昇等した場合に動作し
て発電要素と電池蓋との電気的接続状態を解除する。非
水電解質電池は、かかる安全機構によって発電要素に対
する過大な電流をカットすることで、ガス発生を停止し
て内部圧力の上昇を抑制するようにする。

【０００４】なお、リチウムイオン二次電池において
は、高出力化或いは直列接続等を行う場合には、ＰＴＣ
素子を組み込まずに正極部を電池蓋と安全弁部材とによ
って構成する。また、リチウムイオン二次電池は、ＰＴ
Ｃ素子の代わりに同形状の低抵抗部品が組み付けられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】リチウムイオン二次電
池においては、発電要素の正極集電体に集電リードを介
して正極リードが接続され、この正極リードと電池蓋と
が安全機構を構成する安全弁部材及びＰＴＣ素子等の部
材を介して接続されている。安全弁部材は、その中心部
に正極リードが弾接するとともに、外周部に形成した外
周フランジ部を電池蓋に形成した外周フランジ部と重ね
合わされる。安全弁部材は、電池蓋がその外周フランジ
部をガスケットを介して電池缶の開口部にかしめ止めさ
れることによって、その外周フランジ部と電池蓋の外周
フランジ部との接触状態が弾持されて電気的導通が図ら
れている。

【０００６】ところで、リチウムイオン二次電池におい
ては、一般にポリプロピレンやテフロン等の合成樹脂材
料によって成形されたガスケットが用いられている。こ
のため、リチウムイオン二次電池においては、合成樹脂
製のガスケットの経時変化に伴って電池蓋と安全弁部材
との接触状態を弾持する弾性力が低下するために、これ
ら電池蓋と安全弁部材との間における接触抵抗が増加し
てしまうといった問題があった。リチウムイオン二次電
池は、かかる接触抵抗の増加によって全体の内部抵抗値
が増加するために、効率が劣化するといった問題が生じ
る。

【０００７】また、リチウムイオン二次電池において
は、内部圧力の上昇により、電池蓋や安全弁部材等の各
部材に変形が生じることがある。リチウムイオン二次電
池は、これによっも電池蓋と安全弁部材との間における
接触抵抗が増加し、全体の内部抵抗値が増加するといっ
た問題があった。

【０００８】したがって、本発明は、経時変化や温度変
化等に対しても内部抵抗の増加や変動を抑制して安定し
た出力を得る密閉型電池を提供することを目的に提案さ
れたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかる密閉型電池は、発電要素と電池蓋との間
に配設され、内部圧力の異常上昇等が生じた場合に変形
してこれら発電要素と電池蓋との電気的接続状態を解除
する安全弁部材を備える。電極蓋は、外周フランジ部が
全周に形成され、この外周フランジ部がガスケットを介
して電池缶の開口部に封止されることによって電池缶に
組み付けられる。安全弁部材には、電極蓋の外周フラン
ジ部に対応する外周フランジ部が全周に形成されてい
る。密閉型電池は、電極蓋と安全弁部材とが、それぞれ
の外周フランジ部を重ね合わせた後に、これらに溶接を
施して一体に結合される。

【００１０】以上のように構成された本発明にかかる密
閉型電池によれば、電極蓋と安全弁部材とが強固に接続
されて低接触抵抗値の状態に保持されるようになるとと
もに、経時変化や内部圧力の増加に伴う構成部材の変形
等によってもこれら電極蓋と安全弁部材との間における
抵抗値の増加が抑制されるようになる。密閉型電池にお
いては、これによって全体の内部抵抗値が安定した状態
に保持され、大電流出力を効率的に出力する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として
図１に示した密閉型電池１は、例えばハイブリットシス
テムカーに搭載されるバッテリー装置に用いられる比較
的大型のリチウムイオン二次電池であり、負極を構成す
る電池缶２の内部に発電要素３を収納するとともに、こ
の電池缶２を正極を構成する電池蓋構体４によって密閉
してなる。電池缶２は、有底円筒形を呈する金属缶から
なり、上端の開口縁から所定の高さ位置にビード加工を
施して小径に絞ることにより電池蓋構体４の受け部２ａ
が形成されている。電池缶２は、受け部２ａから上方部
位が、後述するように電池蓋構体４をかしめ止めするか
しめ部位２ｂ部として構成されてなる。

【００１２】発電要素３は、シート状の負極材５と、正
極材６と、セパレータ７と、負極集電板８と、正極集電
板９等の部材と電解液とによって構成されている。発電
要素３は、負極材５と負極集電板８とを多数個の負極集
電リード１０によって電気的に接続するとともに、正極
材６と正極集電板９とを多数個の正極集電リード１１に
よって電気的に接続してなる。

【００１３】負極材５は、詳細を省略するが、例えば厚
みが１５μｍの銅箔からなる負極集電体の両面に負極活
物質合剤を塗布して全体の厚みが６０μｍとされたシー
ト体からなる。負極活物質合剤は、リチウムイオンをド
ープ・脱ドープ可能な、例えばグラファイトや難黒鉛化
炭素或いは易黒鉛化炭素等の炭素材料を負極活物質とし
て、バインダにポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、溶
剤としてｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を加えてスラ
リー状化したものが用いられる。負極活物質合剤は、具
体的には平均粒径が２０μｍの炭素粒子９０重量部に対
して１０重量部のＰＶｄＦを加えてＮＭＰに分散させて
なる。

【００１４】負極活物質合剤は、負極集電体の両面に例
えばドクターブレード法等によって均一に塗布され、乾
燥炉内において乾燥処理が施されてＮＭＰが飛ばされた
後にロールプレス等の加圧処理が施されて高密度化が図
られることによって、負極集電体の両面に負極活物質層
を構成する。負極材５は、負極集電体の負極活物質合剤
の未塗布部位に負極集電リード１０が接続されてなる。

【００１５】正極材６は、詳細を省略するが、例えば厚
みが２０μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体の両
面に正極活物質合剤を塗布して全体の厚みが８０μｍと
されたシート体からなる。正極活物質合剤は、正極活物
質に導電剤とバインダとを加え、これを溶剤に分散させ
てスラリー状としたものが用いられる。正極活物質に
は、例えばＬｉ_xＭＯ₂（式中、Ｍは一種以上の遷移金属
を表し、ｘは電池の充放電状態で異なり、通常０．０５
以上１．１０以下である。）を主体とするリチウム複合
酸化物が用いられ、具体的には高電圧の発生が可能でか
つエネルギー密度に優れた、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉ
Ｏ₂、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（０＜ｙ＜１）が用いられ
る。導電剤には、例えば黒鉛粉末が用いられる。

【００１６】正極活物質合剤は、例えば上述した正極活
物質、具体的にはＬｉＣｏＯ₂粉末８６重量部に対し
て、黒鉛粉末１０重量部、ＰＶｄＦ樹脂を４重量部が加
えられ、これをＮＭＰに分散させてスラリー状化され
る。正極活物質合剤は、正極集電体の両面に例えばドク
ターブレード法等によって均一に塗布され、乾燥炉内に
おいて乾燥処理が施されてＮＭＰが飛ばされた後にロー
ルプレス等の加圧処理が施されて高密度化が図られるこ
とによって、正極集電体の両面に正極活物質層を構成す
る。正極材６は、正極集電体の負極活物質合剤の未塗布
部位に正極集電リード１１が接続されてなる。

【００１７】電解液には、例えばエチレンカーボネート
（ＥＣ）や、プロピレンカーボネート（ＰＣ）或いはブ
チレンカーボネート（ＢＣ）が用いられる。電解液に
は、カチオンとアニオンとが組み合わされてなり、溶剤
に相溶する電解質塩が混合される。電解質塩には、具体
的には六フッ化リン酸リチウムや四フッ化ホウ酸リチウ
ムが、電解液に溶解可能な濃度で用いられる。

【００１８】上述した負極材５と正極材６とは、セパレ
ータ７を介して重ね合わされた状態で、図２に示すよう
にその一端から半割り状の巻芯治具１２の外周部に順次
巻き付けられる。負極材５と正極材６とは、所定数を巻
回した状態で最外周部を例えばテープによって固定され
た後、巻芯治具１２から取り外されることによって螺旋
状の巻回体を構成する。

【００１９】ところで、負極材５と正極材６には、重ね
合わせ状態で相対する側となるそれぞれの一方側縁に沿
った領域が電極活物質の未塗布領域とされ、これら未塗
布領域に負極集電リード１０或いは正極集電リード１１
を接合するリード接合部が短冊状に形成されている。し
たがって、負極材５と正極材６とは、巻回された状態に
おいて両端部にそれぞれリード接合部が突出される。

【００２０】発電要素３は、上述した負極材５と正極材
６及びセパレータ７との巻回体が、それぞれ各リード接
合部と接合された負極集電リード１０と正極集電リード
１１とを引き出して負極集電板８と正極集電板９とに接
続されることによって構成する。各負極集電リード１０
と正極集電リード１１とは、負極集電板８と環状の負極
押え金具１３及び正極集電板９と環状の正極押え金具１
４とに挟み込まれた後に、それぞれレーザ溶接が施され
て強固に接続固定される。

【００２１】以上のように構成された発電要素３は、負
極集電板８側を装填側として開口部から電池缶２の内部
に装填される。発電要素３は、負極集電板８が電池缶２
の底面と接触するとともに抵抗溶接等が施されることに
よって、電気的導通が図られて電池缶２を負極として構
成させる。発電要素３は、後述するように正極蓋構体４
が電池缶２の開口部にガスケット１５を介してかしめ止
めされることによって、正極集電板９と正極リード１６
とが弾接することにより正極蓋構体４との電気的導通が
図られる。

【００２２】ガスケット１５は、ポリプロピレンやテフ
ロン等の合成樹脂材料によって全体が段付き筒状を呈し
て成形されている。ガスケット１５は、大径部の外径が
電池缶２の内径とほぼ等しく、また小径部の外径が受け
部２ａの内径よりもやや小径とされている。ガスケット
１５は、後述するように電池缶２に電池蓋構体４が組み
付けられた状態でかしめ部位２ｂにかしめ処理が施され
ることによって、電池蓋構体４によって電池缶２の開口
部を封止する。

【００２３】正極蓋構体４は、図１及び図３に示すよう
に、電池蓋（トップカバー）１７と、安全弁部材１８
と、ディスクホルダ１９と、ストリッパディスク２０
と、サブディスク２１等の部材によって構成されてい
る。電池蓋１７は、導電性の円盤状金属材料に例えばプ
レス深絞り加工を施すことによって全体が略円筒形を呈
して形成してなる。電池蓋１７には、その一端側の開口
部の外周縁部に全周に亘って外周フランジ部１７ａが一
体に張り出し形成されている。電池蓋１７は、リチウム
イオン二次電池１がバッテリー装置に装填された状態に
おいて、筒状部位がバッテリー装置のケースから外方に
臨ませられてガス抜き孔を構成する。外周フランジ部１
７ａは、その外径が、電池缶２の内径に対してやや小径
とされるとともに、受け部２ａの内径よりもやや大径と
されている。

【００２４】安全弁部材１８も、導電性の円盤状金属材
料に例えばプレス加工を施して、発電要素３側に膨出さ
れた膨出部位１８ａの外周縁に外周フランジ部１８ｂを
全周に亘って一体に張り出し形成した、全体略浅皿状を
呈して形成されてなる。外周フランジ部１８ｂは、電池
蓋１７の外周フランジ部１７ａに対応して、その外径が
電池缶２の内径よりもやや小径とされるとともに受け部
２ａの内径よりもやや大径とされている。

【００２５】安全弁部材１８には、膨出部位１８ａの中
心部に接続凸部１８ｃが一体に突設されている。安全弁
部材１８は、詳細を後述するように外周フランジ部１８
ｂが電池蓋１７の外周フランジ部１７ａと重ね合わされ
た状態でスポット溶接が施されることによって、この電
池蓋１７の内孔を閉塞するとともにスポット溶接部２２
を介して電池蓋１７と機械的かつ電気的に一体化され
る。

【００２６】ディスクホルダ１９は、絶縁性の合成樹脂
によって安全弁部材１８の中央部位１８ａの外径とほぼ
等しい内径を有する全体筒状に成形され、内部を仕切る
ようにして隔壁１９ａが一体に形成されている。ディス
クホルダ１９は、安全弁部材１８の中央部位１８ａの外
周部に圧入されて一体的に組み付けられる。ディスクホ
ルダ１９は、この状態において隔壁１９ａに形成した貫
通孔１９ｂを介して安全弁部材１８の接続凸部１８ｃを
発電要素３側へと突出させる。

【００２７】ストリッパディスク２０は、その外径がデ
ィスクホルダ１９の内径とほぼ同径とされた円盤状を呈
して形成されてなり、その底面にサブディスク２１が接
合されている。ストリッパディスク２０は、ディスクホ
ルダ１９の隔壁１９ａによって安全弁部材１８の中央部
位１８ａとの絶縁が保持されている。ストリッパディス
ク２０には、その中央部に安全弁部材１８の接続凸部１
８ｃを発電要素３側へと貫通させる中心孔２０ａが形成
されるとともに、この中心孔２０ａの周囲に位置して内
圧の異常を検出して安全弁部材１８を変位させる検出孔
２０ｂが形成されている。

【００２８】ストリッパディスク２０には、中心孔２０
ａを閉塞するようにしてサブディスク２１が結合されて
いる。サブディスク２１は、検出孔２０ｂを閉塞させな
い外径を有しており、正極リード１６の一端部が結合さ
れる。正極リード１６は、例えばアルミ材を略Ｕ字状に
折曲して形成してなり、その一端部がレーザ溶接によっ
てサブディスク２１と一体化されるとともに、他端側が
後述するように電池蓋構体４を電池缶２に組み付けた状
態において正極集電板９に弾接する。

【００２９】上述したディスクホルダ１９には、その内
孔に対して、一方側からサブディスク２１を結合固定し
たストリッパディスク２０が圧入されるとともに、他方
側から安全弁部材１８がその膨出部位１８ａを圧入され
ることによって組み付けられる。安全弁部材１８は、そ
の外周フランジ部１８ｂがディスクホルダ１９から突出
されるとともに、接続凸部１８ｃがストリッパディスク
２０の中心孔２０ａに臨んでサブディスク２１と結合さ
れる。安全弁部材１８は、接続凸部１８ｃとサブディス
ク２１との結合部分に超音波溶接が施されることによっ
て、サブディスク２１を介してストリッパディスク２０
と一体化される。安全弁部材１８とストリッパディスク
２０とは、ディスクホルダ１９の隔壁１９ａが介在して
その絶縁が保持されている。

【００３０】安全弁部材１８には、上述したようにその
外周フランジ部１８ｂに電池蓋１７の外周フランジ部１
７ａが重ね合わされ、複数箇所にスポット溶接が施され
ることによって電池蓋１７と一体化される。スポット溶
接は、例えば超音波溶接、抵抗溶接或いはレーザ溶接等
の適宜の溶接法によって行われる。超音波溶接法は、仕
上りの精度が高くまた微小クラックによる漏液等を生じ
させることも無いので有効である。電池蓋１７と安全弁
部材１８とは、図３に示すように外周フランジ部１７ａ
と外周フランジ部１８ｂとの複数箇所が溶接部位２２に
よって固定される。サブディスク２１には、上述したよ
うに安全弁部材１８の接続凸部１８ｃが溶接されるとと
もに、正極リード１６の他端部が溶接されている。

【００３１】電池蓋構体４は、上述したように電池蓋１
７と、安全弁部材１８と、サブディスク２１と、正極リ
ード１６がそれぞれ各部を溶接によって一体化されてい
る。したがって、電池蓋構体４は、各部材が充分な機械
的強度を以って組み合わされており、また実質的に一体
の部材を構成することで各部材間における接触抵抗もほ
とんど無視することができる構成となっている。

【００３２】以上のように構成された電池蓋構体４は、
発電要素３が装填されるとともに開口部にガスケット１
５が組み付けられかつ電解液が注入された電池缶２に組
み付けられる。ガスケット１５は、その大径部が電池缶
２のかしめ部位２ｂの内周面に全周に亘って接触した状
態にあり、また小径部が受け部２ｂから内方へと延在し
た状態にある。電池蓋構体４は、一体化された電池蓋１
７と安全弁部材１８の外周フランジ部１７ａ、１８ｂの
外周縁によって、ガスケット１５の大径部を電池缶２の
かしめ部位２ｂの内周面に密着させる。電池蓋構体４
は、安全弁部材１８の外周フランジ部１８ｂがガスケッ
ト１５の大径部と小径部とを連結する底面部を介して、
電池缶２の受け部２ａ上に保持される。

【００３３】電池缶２には、上述したように電池蓋構体
４を組み付けた状態で、かしる部位２ｂを内側へと折曲
するかしめ処理が施される。電池蓋構体４は、これによ
って弾性変形したガスケット１５を介して、電池蓋１７
と安全弁部材１８の外周フランジ部１７ａ、１８ｂの周
縁部が受け部２ａとかしめ部位２ｂとによって挟持され
ることで、電池缶２の開口部を封止する。電池缶２と電
池蓋構体４とは、かかる構成によって内部に発電要素３
と電解液とを密閉したリチウムイオン二次電池１を構成
する。

【００３４】以上のように構成されたリチウムイオン二
次電池１においては、ガスケット１５の経時変化によっ
て電池蓋１７と安全弁部材１８の外周フランジ部１７
ａ、１８ｂに対する弾性力が次第に低下する。リチウム
イオン二次電池１は、上述したように電池蓋構体４を構
成する各部材を溶接によって一体化していることから、
かかるガスケット１５の弾性力の低下によっても各部材
間の接触抵抗値が変化するといったことは無い。したが
って、リチウムイオン二次電池１は、全体の内部抵抗値
が安定した状態に保持され、大電流出力を効率的に出力
する。

【００３５】リチウムイオン二次電池１においては、何
らかの原因によって発電要素３に定常値よりも大きな電
流が流れて過充電状態が継続して内部にガスが発生する
ことによって電池缶２の内部圧力が異常に上昇した場合
に、従来のリチウムイオン二次電池と同様に安全弁部材
１８が動作する。安全弁部材１８には、ストリッパディ
スク２０の検出孔２０ｂを介して異常上昇した内部圧力
が作用される。安全弁部材１８には、外周フランジ部１
８ｂが固定されていることから、中央領域が電池蓋１７
側へと膨らむ膨出変形が生じる。安全弁部材１８は、こ
の膨出変形に伴って、接続凸部１８ｃを介して接続され
たサブディスク２１に対して電池蓋１７側への引上げ力
を作用させる。

【００３６】サブディスク２１は、ディスクホルダ１９
及びストリッパディスク２０によって移動が規制されて
いる。したがって、安全弁部材１８は、接続凸部１８ｃ
とサブディスク２１との接続状態が切り離され、正極リ
ード１６、換言すれば発電要素３との電気的接続が解除
される。リチウムイオン二次電池１は、これによって発
電要素３に対する電流供給が絶たれることでガスの発生
が停止し、内部圧力の上昇が抑制される。

【００３７】上述した電池蓋構体４においては、電池蓋
１７と安全弁部材１８とが、重ね合わされた外周フラン
ジ部１７ａ、１８ｂとを超音波溶接によって一体化した
が、抵抗溶接やレーザ溶接等の他の重ね溶接法によって
一体化するようにしてもよいことは勿論である。図４に
示した電池蓋構体３０は、より効率的かつ高精度の抵抗
溶接法が施されるように構成したものである。なお、電
池蓋構体３０は、構成各部材、部位がその基本的な構成
を上述した電池蓋構体４の構成各部材、部位と同等とす
ることから、それぞれ同一符号を付すことによって詳細
な説明を省略する。

【００３８】すなわち、電池蓋構体３０は、電池蓋１７
の外周フランジ部１７ａに複数個の溶接凸部３１を一体
に打ち出し形成したことを特徴とする。各溶接凸部３１
は、外周フランジ部１７ａの安全弁部材１８の外周フラ
ンジ部１８ｂと相対する主面側に突出される。各溶接凸
部３１は、抵抗溶接を施す箇所に対応して、外周フラン
ジ部１７ａに同一円周上にほぼ等間隔で形成されてい
る。

【００３９】以上のように構成された電池蓋１７と安全
弁部材１８とは、それぞれの外周フランジ部１７ａ、１
８ｂが重ね合わされた状態で、各溶接凸部３１に対応し
た箇所が溶接電極によって挟み込まれる。電池蓋１７と
安全弁部材１８とは、溶接電極に電流が流されると溶接
凸部３１が溶融して溶接が行われて一体化する。電池蓋
１７と安全弁部材１８とは、短時間の電流供給によって
溶接凸部３２が効率的に発熱溶融することで、高精度の
溶接が行われるようになる。

【００４０】図５に示した電池蓋構体３５は、より効率
的かつ高精度のレーザ溶接法が施されるように構成した
ものである。電池蓋構体３５は、安全弁部材１８の外周
フランジ部１８ｂの外周縁をかしめるかしめ凸壁３６を
一体に立設したことを特徴とする。かしめ凸壁３６は、
その内径を電池蓋１７の外周フランジ部１７ａの外径と
ほぼ等しくされた筒状立壁からなる。

【００４１】以上のように構成された安全弁部材１８に
は、かしめ凸壁３６によって囲まれた内部に電池蓋１７
が装填され、それぞれの外周フランジ部１７ａ、１８ｂ
が重ね合わされて組み合わされる。安全弁部材１８に
は、この状態でかしめ凸壁３６を図５矢印で示すように
内側へと折曲するかしめ処理が施される。電池蓋１７と
安全弁部材１８とは、外周フランジ部１７ａが、外周フ
ランジ部１８ｂと折曲されたかしめ凸壁３６との間に挟
持されることで一体的に組み合わされる。しかしなが
ら、電池蓋１７と安全弁部材１８とは、このままの状態
では外周フランジ部１７ａ、１８ｂとの間が圧接状態で
あることから、かしめ強度により浮き上がりが生じると
ともにその材質を異にする金属によって形成された場合
に使用する環境温度によって膨張率が異なる等により接
触抵抗が大きくなる。

【００４２】電池蓋構体３５は、電池蓋１７と安全弁部
材１８とをかしめ凸壁３６を介してかしめ止めるととも
に、これら部材にレーザ溶接機の出射部３７からレーザ
を照射してレーザ溶接を施して一体化する。レーザ溶接
は、この場合、図５に示すように折曲されたかしめ凸壁
３６側から行うようにする。電池蓋構体３５は、万一溶
接不良によってかしめ凸壁３６と外周フランジ部１７ａ
間にブローホールが発生した場合にも、裏側の外周フラ
ンジ部１７ａ、１８ｂ間にまでその影響が及ばないため
に密閉性が保持されて漏液が生じることは無い。したが
って、電池蓋構体３５は、電池蓋１７と安全弁部材１８
とがより効率的かつ高精度にレーザ溶接される。

【００４３】以上のようにして製作された実施例リチウ
ムイオン二次電池と従来の比較例リチウムイオン二次電
池について、それぞれ図６及び図７に示した測定装置４
０、５０によって電池内部抵抗値（ＤＣＲ値）及び電池
蓋１７と安全弁部材１８との間の抵抗値（ＴＣ−ＳＣ
値）の測定を行った。測定装置４０は、リチウムイオン
二次電池の電池缶２の底面と電池蓋１７とにそれぞれ測
定端子４１、４２を接続し、これら測定端子４１、４２
の一方側に電圧計４３を接続するとともに他方側に負荷
４４を接続して構成した。各リチウムイオン二次電池の
ＤＣＲ値は、電圧計４３によって、９Ａの電流を５秒通
電後の電圧値Ｖ１と２７Ａの電流を５秒通電後の電圧値
Ｖ２とをそれぞれ計測し、（Ｖ２−Ｖ１）／（２７Ａ−
９Ａ）によって求めた。

【００４４】測定装置５０は、リチウムイオン二次電池
の電池蓋１７と安全弁部材１８とにそれぞれ測定端子５
１、５２を接続し、これら測定端子５１、５２の一方側
に電圧計５３を接続するとともに他方側に電流計５４と
直流電源５５とを接続して構成した。ＴＣ−ＳＣ値は、
電圧計５３の計測値Ｖと電流計５４の計測値Ａとを計測
して、Ｖ／Ａにより間接的に求めた。

【００４５】ＤＣＲ値及びＴＣ−ＳＣ値の測定は、各実
施例リチウムイオン二次電池と比較例リチウムイオン二
次電池について、それぞれ保存温度２５℃及び４０℃の
状態で、保存日数が０日、６日、１２日、２０日、２５
日、３２日、４１日に計測した抵抗値の平均を求めた。
実施例リチウムイオン二次電池のＤＣＲ値及びＴＣ−Ｓ
Ｃ値は、表１の通りであった。また、比較例リチウムイ
オン二次電池のＤＣＲ値及びＴＣ−ＳＣ値は、表２の通
りであった。また、図８は、ＴＣ−ＳＣ値を縦軸とし、
保存日数を横軸として示した実施例リチウムイオン二次
電池と比較例リチウムイオン二次電池との特性図であ
る。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】実施例リチウムイオン二次電池は、表１及
び図８から明らかなように、保存温度２５℃においてＤ
ＣＲ値が、保存日数０日で４．３３ｍΩであり、保存日
数の増加にしたがって次第に増加して保存日数２０日で
４．６１ｍΩ、保存日数４１日で４．７２ｍΩであっ
た。また、実施例リチウムイオン二次電池は、保存温度
４０℃においてＤＣＲ値が保存日数０日で４．３３ｍΩ
であり、保存日数の増加にしたがって次第に増加して保
存日数２０日で４．９４ｍΩ、保存日数４１日で５．３
９ｍΩであった。

【００４９】また、実施例リチウムイオン二次電池は、
表１及び図８から明らかなように、保存温度２５℃にお
いてＴＣ−ＳＣ値が、保存日数０日で０．１２ｍΩであ
ったが保存日数の増加によってもほとんど変化は無く、
保存日数２０日で０．１５ｍΩ、保存日数４１日で０．
１４ｍΩであった。また、実施例リチウムイオン二次電
池は、保存温度４０℃においてＴＣ−ＳＣ値が保存日数
０日で０．１２ｍΩであったが保存日数の増加によって
もほとんど変化は無く、保存日数２０日で０．１７ｍ
Ω、保存日数４１日で０．１４ｍΩであった。

【００５０】実施例リチウムイオン二次電池は、電池蓋
１７と安全弁部材１８とを溶接して一体化した構成であ
ることから、保存温度条件或いは保存期間によってもこ
れら部材間の接触抵抗値（ＴＣ−ＳＣ値）にほとんど変
化を生じない。したがって、実施例リチウムイオン二次
電池においては、保存期間の経過や温度条件による内部
抵抗値（ＤＣＲ値）の変動が小さく、安定した状態に保
持されて大電流出力を効率的に出力する。

【００５１】一方、比較例１のリチウムイオン二次電池
は、表２及び図８から明らかなように、保存温度２５℃
においてＤＣＲ値が、保存日数０日で５．５６ｍΩであ
り、保存日数の増加にしたがって次第に増加して保存日
数２０日で５．８９ｍΩ、保存日数４１日で６．１１ｍ
Ωであった。また、比較例１のリチウムイオン二次電池
は、保存温度４０℃においてＤＣＲ値が保存日数０日で
４．９４ｍΩであり、保存日数の増加にしたがって次第
に増加して保存日数２０日で６．００ｍΩ、保存日数４
１日で７．４４ｍΩであった。

【００５２】また、比較例２のリチウムイオン二次電池
は、表２及び図８から明らかなように、保存温度２５℃
においてＤＣＲ値が、保存日数０日で４．７８ｍΩであ
り、保存日数の増加にしたがって次第に増加して保存日
数２０日で５．１１ｍΩ、保存日数４１日で５．３９ｍ
Ωであった。また、比較例２のリチウムイオン二次電池
は、保存温度４０℃においてＤＣＲ値が保存日数０日で
４．８３ｍΩであり、保存日数の増加にしたがって次第
に増加して保存日数２０日で６．８３ｍΩ、保存日数４
１日で７．２８ｍΩであった。

【００５３】比較例１のリチウムイオン二次電池は、表
２及び図８から明らかなように、保存温度２５℃におい
てＴＣ−ＳＣ値が、保存日数０日で１．４７ｍΩであっ
たが保存日数の増加による変化が生じ、保存日数２０日
で１．５３ｍΩ、保存日数４１日で１．５５ｍΩであっ
た。また、比較例１のリチウムイオン二次電池は、保存
温度４０℃においてＴＣ−ＳＣ値が保存日数０日で０．
５４ｍΩであったが保存日数の増加にしたがって次第に
増加して保存日数２０日で０．９０ｍΩ、保存日数４１
日で１．７６ｍΩであった。

【００５４】また、比較例２のリチウムイオン二次電池
は、表２及び図８から明らかなように、保存温度２５℃
においてＴＣ−ＳＣ値が、保存日数０日で０．３６ｍΩ
であったが保存日数の増加による変化が生じ、保存日数
２０日で０．３７ｍΩ、保存日数４１日で０．３９ｍΩ
であった。また、比較例２のリチウムイオン二次電池
は、保存温度４０℃においてＴＣ−ＳＣ値が保存日数０
日で０．４５ｍΩであったが保存日数の増加にしたがっ
て次第に増加して保存日数２０日で１．８４ｍΩ、保存
日数４１日で１．９１ｍΩであった。

【００５５】比較例リチウムイオン二次電池は、電池蓋
１７と安全弁部材１８とが外周フランジ部１７ａ、１８
ｂをガスケット１５の弾性力によって圧接された構成で
あることから、製品毎にこれら部材間の接触抵抗値（Ｔ
Ｃ−ＳＣ値）のバラツキが大きい。また、比較例リチウ
ムイオン二次電池においては、保存日数の増加或いは保
存温度によって電池蓋１７と安全弁部材１８の接触抵抗
値が大きく変動するとともに増加する。したがって、比
較例リチウムイオン二次電池は、電池蓋１７と安全弁部
材１８の接触抵抗値のバラツキ或いは保存期間の経過や
保存温度条件によって内部抵抗値（ＤＣＲ値）の変動が
大きくなり、またその値も大きくなることで次第に大電
流の出力が劣化する。

【００５６】なお、上述した実施例リチウムイオン二次
電池は、電池蓋１７と安全弁部材１８の外周フランジ部
１７ａ、１８ｂを超音波溶接によって結合したものを用
いたが、上述した抵抗溶接或いはレーザ溶接によって結
合したリチウムイオン二次電池も同等の特性を有する。

【００５７】また、本発明は、上述したリチウムイオン
二次電池に限定されるものではなく、電池蓋１７に安全
弁部材１８が組み付けられたその他の密閉型電池、例え
ばリチウム一次電池等にも適用可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる密閉型電池によれば、電極蓋と安全弁部材とをそれ
ぞれの外周フランジ部を重ね合わせた後に溶接を施して
強固に結合することから、経時変化や仕様環境の温度或
いは内部圧力の増加に伴う構成部材の変形等によっても
これら電極蓋と安全弁部材との間が低接触抵抗値の状態
に確実に保持されるようになる。したがって、密閉型電
池によれば、全体の内部抵抗値が安定した状態に保持さ
れて大電流出力を効率的に出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示す、リチウムイオ
ン二次電池の要部縦断面図である。

【図２】同リチウムイオン二次電池に備えられる発電要
素の構成を説明する図である。

【図３】同リチウムイオン二次電池に備えられる電池蓋
構体の縦断面図である。

【図４】同リチウムイオン二次電池に備えられる抵抗溶
接法を採用して好適な電池蓋構体の分解縦断面図であ
る。

【図５】同リチウムイオン二次電池に備えられるレーザ
溶接法を採用して好適な電池蓋構体を示す縦断面図であ
る。

【図６】リチウムイオン二次電池の内部抵抗値を測定す
る測定装置の構成図である。

【図７】リチウムイオン二次電池の電池蓋と安全弁部材
との間の抵抗値を測定する測定装置の構成図である。

【図８】実施例リチウムイオン二次電池と比較例リチウ
ムイオン二次電池との、電池蓋と安全弁部材間の抵抗値
と保存期間−保存温度の特性図である。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池、２電池缶、３発電要
素、４電池蓋構体、５負極材、６正極材、７セ
パレータ、１５ガスケット、１６正極リード、１７
電池蓋、１７ａ外周フランジ部、１８安全弁部
材、１８ｂ外周フランジ部、１８ｃ接続凸部、１９
ディスクホルダ、２０ストリッパディスク、２１
サブディスク、２２溶接部位、３０電池蓋構体、３
１溶接凸部、３５電池蓋構体、３６カシメ部位、
３７レーザ溶接機の出射部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素と電池蓋との間に配設され、内
部圧力の異常上昇等によって変形してこれら発電要素と
電池蓋との電気的接続状態を解除する安全弁部材を備え
る密閉型電池において、全周に形成された外周フランジ部がガスケットを介して
電池缶の開口部に封止されることによってこの電池缶に
組み付けられる上記電極蓋と、上記電極蓋の外周フランジ部に対応して外周フランジ部
が全周に形成された上記安全弁部材とを備え、上記電極蓋と安全弁部材とは、重ね合わされた上記外周
フランジ部間に溶接が施されて結合されることを特徴と
する密閉型電池。
【請求項２】上記電極蓋と安全弁部材とは、上記外周
フランジ部間に超音波溶接が施されて結合されることを
特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項３】上記電極蓋と安全弁部材には、少なくと
もいずれか一方の部材の上記外周フランジ部の結合面に
複数個の溶接凸部が形成され、これら溶接凸部に対応して抵抗溶接が施されることによ
って結合されることを特徴とする請求項１に記載の密閉
型電池。
【請求項４】上記電極蓋と安全弁部材とは、上記外周
フランジ部間にレーザ溶接が施されて結合されることを
特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
【請求項５】上記安全弁部材には、上記外周フランジ
部の外周縁に沿って、上記電極蓋の外周フランジ部の外
周部をかしめ止めする環状のかしめ凸部が一体に立上り
形成され、上記電極蓋に対して、上記かしめ凸部によるカシメ部位
に上記レーザ溶接が施されることによって結合されるこ
とを特徴とする請求項４に記載の密閉型電池。