JP2001185100A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電極導出ピンをかしめて封止した電極封止構
造を有する電池において、絶縁性、気密性に優れ、信頼
性の高い密閉型電池を提供する。 【解決手段】 電池缶に設けた開孔部に内部に貫通孔を
有する絶縁性部材を介在させて、該貫通孔に発電要素に
導電接続した電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電
池において、つば部分とつば部分に結合する円柱部から
構成された電極導出ピン表面の絶縁体との接触部分に
は、円柱部とつば部との会合部よりも径が大きな部分を
有する電極導出ピンを用いたものである密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、電池缶と異種の極性の電極導出ピンに特徴を有する
密閉型電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用い
られており、高容量のリチウム電池やリチウムイオン二
次電池等の非水電解液電池が用いられている。機器の小
型化に対応して、円筒型電池に加えて、小さな空間を有
効に利用することができる角型の密閉式電池がひろく用
いられている。角型電池においては、電池の一方の電極
として作用する電池缶と絶縁性部材によって隔離した電
極端子が取り付けられている。

【０００３】従来の密閉型電池の一例を図面を参照して
説明する。図３は、角型の密閉型電池の一例を説明する
図である。ステンレス鋼、ニッケルめっきを表面に施し
た軟鋼等からなる角筒状の金属容器１（以下、電池缶と
も称す）に、正極と負極をセパレータを介して積層した
ものを巻回した電池要素が収納されており、電池缶１の
上端２には、金属板３に設けた凹部３Ａに導電接続用端
子４（以下、正極導出ピンとも称す）を外部絶縁板１
４、電極引出端子１５を介して取り付けて構成した電極
ヘッダ５の上面と電池缶の上端２とが同一平面となるよ
うに取り付けて封口したものであり、電極ヘッダ５の一
部には、電池の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放す
るために他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部６、電解液を
注液し、電解液の注液後に封口する小孔１２が設けられ
ており、小孔１２から電解液を注入し、ステンレス鋼等
の金属からなる部材を埋め込み、溶接して封口してい
る。

【０００４】図４は、電極ヘッダの一例を説明する図で
あり、図４（Ａ）は、分解斜視図であり、図４（Ｂ）
は、組み立てた電極ヘッダの断面を説明する図である。
アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の良好
な金属からなる正極導出ピン４のつば部４Ａ上にポリプ
ロピレン、フッ素樹脂等からなる内部絶縁板１３を設
け、次に表面に周囲の肉厚より薄くした防爆機能を有す
る薄肉部６、および電解液の注液用の小孔１２を具備
し、上面に設けた凹部３Ａに貫通孔を有するステンレス
鋼、ニッケルめっきを施した軟鋼板等からなる金属板３
を挿入し、次にポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる
外部絶縁板１４を挿入し、次にニッケル板、ニッケルめ
っきを施した鉄板、銅板、洋白板等からなる電極引出端
子板１５を順次挿入して、正極導出ピンの先端４Ｂとつ
ば部４Ａを上下からかしめて正極引き出し端子１５とと
もに導電接続用端子を形成し、一体化された電極ヘッダ
５を作製している。また、正極導出ピン４の下部には、
ポリイミド、フッ素樹脂等の絶縁体１７によって保護さ
れた正極タブ１６が導電接続されている。

【０００５】このような、電極ヘッダは、正極導出ピン
をかしめて、電極ヘッダを一体化して各構成部材の間を
封止することによって電池の密閉化を図っているが、正
極導出ピン部での密閉性が充分ではない電池が生じるこ
とがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極導出ピ
ンをかしめて封止した電極封止構造を有する電池におい
て、電極導出ピンをかしめた場合に、絶縁性、気密性に
優れ、信頼性の高い密閉型電池を提供することを課題と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電池缶に設け
た開孔部に内部に貫通孔を有する絶縁性部材を介在させ
て、該貫通孔に発電要素に導電接続した電極導出ピンを
かしめて固着した密閉型電池において、つば部分とつば
部分に結合する円柱部から構成された電極導出ピン表面
の絶縁体との接触部分には、円柱部とつば部との会合部
よりも径が大きな部分を有する電極導出ピンを用いたも
のである密閉型電池である。径が大きな部分が円柱部の
中心軸上に中心を有し、円柱部の表面を一周する円柱と
一体に形成された凸条部からなる前記の密閉型電池であ
る。また、凸条部を少なくとも一個有する前記の密閉型
電池である。電極導出ピンが柱状部とつば部から構成さ
れており、絶縁性部材の、電極導出ピンのつば部に接す
る板状部と、電極導出ピンの柱状部に接する貫通孔部が
一体に形成されているとともに、絶縁性部材の貫通孔部
の高さが電極導出ピンと反対の極性の部材よりも上に延
びたものである前記の密閉型電池である。リチウムイオ
ン二次電池である前記の密閉型電池である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の密閉型電池は、電極導出
ピンをかしめて密閉した電池において、電極導出ピンと
絶縁性部材との間からの電解液の漏洩等の密閉不良が生
じる原因を鋭意検討した結果、これらの問題が、電極導
出ピンと電極導出ピンの周囲の絶縁性部材との間の密閉
不良に起因することを見いだしたものである。

【０００９】図５は、密閉型電池の電極導出ピンを使用
した封止部を説明する図であり、かしめ前の各部材の状
態を説明する図である。正極導出ピン４のつば部４Ａ上
に内部絶縁板１３を設けている。内部絶縁板の板状部１
３Ａと、正極導出ピンの柱状部４Ｂを被覆する内部絶縁
板の柱状部１３Ｂは一体に構成されている。また、内部
絶縁板１３の板状部１３Ａの上面には、凹部３Ａに内部
絶縁板の柱状部１３Ｂを貫通する貫通孔を有する金属板
３を挿入し、次に外部絶縁板１４を挿入し、さらに、電
極引出端子板１５を順次挿入して、正極導出ピンを上下
からかしめて正極引出端子板１５とともに導電接続用端
子を形成し、一体化された電極ヘッダ５を形成してい
る。また、内部絶縁板の柱状部１３Ｂは、電極導出ピン
と極性が逆である金属板よりも上部にまで延びており、
正極導出ピンの変形量が大きくなった場合でも正極導出
ピンと金属板の間で導電接続が形成されないものであ
る。

【００１０】このような部材を用いると、電極導出ピン
４のかしめによって、電極導出ピン４は上部が変形する
と共に、柱状部４Ｂも変形を起こすが、電極導出ピンの
変形量はわずかであり、その結果、内部絶縁板１３、金
属板３、外部絶縁板１４の各部材の変形量も小さなもの
となる。内部絶縁板１３は、内部絶縁板の板状部１３Ａ
と柱状部１３Ｂとが一体に形成されているとともに、内
部絶縁板の柱状部上部１３Ｃは、金属板３の上部に位置
し、電極導出ピン４と金属板３との間の絶縁を確実なも
のにしている。

【００１１】さらに、電極導出ピンの変形量が小さいこ
とから電極導出ピンに割れやひびが生じることはなく、
その結果、電極導出ピンと内部絶縁板との間の気密性が
保持されるので、密閉特性が良好な電池を得ることがで
きる。更に、正極導出ピン上部４Ｃは、かしめ後もほぼ
円形の形状を維持し、正極引出端子板１５の中央部に位
置することとなり、導電体を接続する場合にも位置あわ
せが容易となる。

【００１２】とくに、電極導出ピンとして焼き鈍しをし
たものを用いることによって、かしめの際の変形が均一
となるとともに、また表面硬度が低下し、表面のひび割
れ等も生じにくくなったことによって絶縁性部材との間
の密閉性等が良好となるが、電極導出ピンと内部絶縁板
との接触面は、緩やかな弧を描く状態であり、局所的に
加圧するものではないので、電池内部の内圧が上昇した
際には、電極導出ピンと絶縁板との間の接触面から電解
液が漏洩し、電池特性の面で不良品が生じることを完全
に防止することはできなかった。

【００１３】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図
である。電極導出ピン４は、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金等の導電性の良好な金属からなるものであ
り、正極導出ピン４の柱状部４Ｂには、円柱の中心軸に
中心を有し、円柱の中心軸に垂直な面と交わる面が円形
である凸条部４Ｅを有している。正極導出ピンのつば部
４Ａ上には、ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦ
Ａ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（ＦＥＰ）等の熱可塑性フッ素樹脂等から
なる内部絶縁板１３を設けている。内部絶縁板の板状部
１３Ａと、正極導出ピンの柱状部４Ｂを被覆する内部絶
縁板の柱状部１３Ｂは一体に構成されている。また、内
部絶縁板１３の板状部１３Ａの上面には、凹部３Ａに内
部絶縁板の柱状部１３Ｂを貫通する貫通孔を有するステ
ンレス鋼、ニッケルめっきを施した軟鋼板等からなる金
属板３を挿入し、次にポリプロピレン、フッ素樹脂等か
らなる外部絶縁板１４を挿入し、さらに、ニッケル板、
ニッケルめっきを施した鉄板、銅板、洋白板等からなる
電極引出端子板１５を順次挿入して、正極導出ピン４を
上下からかしめて正極引出端子板１５とともに導電接続
用端子を形成し、一体化された電極ヘッダ５が得られ
る。また、内部絶縁板の柱状部１３Ｂは、電極導出ピン
と極性が逆である金属板よりも上部にまで延びており、
正極導出ピンの変形量が大きくなった場合でも正極導出
ピンと金属板の間で導電接続が形成されないようにされ
る。

【００１４】電極導出ピン４のかしめによって、電極導
出ピン４と電極引出端子板１５との間に導電接続が形成
されるとともに、電極導出ピン４の凸条部４Ｅが内部絶
縁板１３の柱状部１３Ｂに食い込むように加重が集中し
て接触するので、接触部において確実に封口するこがで
きる。以上の説明では、内部絶縁板１３と外部絶縁板１
４とを別体で構成する例について述べたが、内部絶縁板
と外部絶縁板とを金属板に射出成形等の方法によって一
体に形成したものであっても良い。

【００１５】図２は、本発明の密閉型電池の電極導出ピ
ンを説明する図である。電極導出ピンの円柱部の外周面
の絶縁板の柱状部との接触する部分の径が円柱状部のつ
ば部と接触する部分の径よりも大きな径を有する電極導
出ピンである。図２（Ａ）に示す電極導出ピンは、円柱
部４Ｂがつば部４Ａとの会合部から離れるにしたがって
円柱部の径が徐々に大きくなり、絶縁板の接触部におい
て最大径部４Ｄを形成し、その後徐々に径が小さくなる
ものである。また、図２（Ｂ）は、円柱面に、円柱部の
中心軸に中心を有する凸条部４Ｅを形成したものであ
る。また、図２（Ｃ）に示すものは、柱状部に２本の凸
条部４Ｅを設けたものであり、柱状部に設ける凸条部
は、３本以上を設けてもよい。

【００１６】これらの凸条部は、円柱の周囲を一周した
ものであって、凸条部の中心をとおり柱状部の中心軸に
垂直な面と交わる部分が円であることが好ましい。ま
た、凸条部が電極導出ピンの中心軸に平行な面と交わる
面の形状は、図２（Ｄ−１）ないし（Ｄ−３）に示すよ
うに、円弧状等の曲面形状、あるいは台形状、三角形等
の多角形状等の任意の形状とすることができる。

【００１７】また、電極導出ピンの径の大きな部分は、
電極導出ピンの大きさによって異なるが、電極導出ピン
の柱状部の上端あるいは円柱部とつば部との会合部との
径が１．５ｍｍの場合には、１．６ｍｍ〜１．７ｍｍの
大きさとすることが好ましい。また、内部絶縁板の径
は、電極導出ピンの円柱部の上端あるいは円柱部とつば
部との会合部との径が１．５ｍｍの場合には、１．６ｍ
ｍ程度の大きさとすることによって挿入を容易とするこ
とができる。

【００１８】本発明において用いることができる電極導
出ピンは、アルミニウムまたはその合金の線材から冷間
加工によって製造したかしめピンを焼き鈍しすることに
よって得ることができる。焼き鈍しは、かしめピンを、
３００℃ないし３５０℃、好ましくは３３０℃ないし３
５０℃において加熱処理した後に、徐冷することによっ
て製造することができる。加熱処理は、３００℃より低
ければ十分ではなく、また、３５０℃よりも高いと、ア
ルミニウムの酸化が大きくなったり、軟化変形が生じる
ので好ましくない。加熱処理時間は、０．８〜１．５時
間とすることが好ましい。アルミニウムは、大気中では
酸化皮膜で表面が覆われているので、焼き鈍しの際の加
熱処理は、不活性気体中での加熱であっても大気中での
加熱のいずれでも良い。

【００１９】一方、本発明の電極導出ピンは、焼き鈍し
によって一時的に硬度が低下するが、かしめ加工によっ
て加えられた衝撃によって加工硬化が起こるので、かし
め後の電極導出ピンは、焼き鈍し加工を行っていないも
のと同様の硬度を示すので、密閉特性や電極導出ピンの
かしめ強度の低下が生じることはない。

【００２０】本発明の導出ピンを用いて製造した電池と
凸条部を形成していない導出ピンを用いて製造した電池
について、電解液漏液検査を行ったところ、導出ピンに
凸条部を形成していないものでは、１０００個の電池に
ついて、１〜５個の不良品が発生していたが、本発明の
導出ピンを用いた電池では不良品は発生しなかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の密閉型電池は、正極導出ピンと
して絶縁板との接触部に凸条部を設ける等の方法によっ
て径を大きくしたものを用いたので、かしめた場合には
絶縁板と凸条部との接触部に加重が集中して密閉性の良
好な接触状態を形成することができるので、気密不良等
の問題が生じることはない信頼性の高い密閉型電池を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の密閉型電池の電極導出ピンを
使用した封止部を説明する図である。

【図２】図２は、本発明の密閉型電池の電極導出ピンの
一例を説明する図である。

【図３】図３は、角型電池の一例を説明する図である。

【図４】図４は、電極ヘッダの一例を説明する図であ
る。

【図５】図５は、電極導出ピンをかしめて密閉した従来
の電池の密閉構造を説明する図である。

【符号の説明】

１…金属容器、電池缶、２…電池缶の上端、３…金属
板、３Ａ…凹部、４…導電接続用端子または正極導出ピ
ン、４Ａ…つば部、４Ｂ…円柱部、４Ｃ…先端部、４Ｄ
…最大径部、４Ｅ…凸条部、５…電極ヘッダ、６…薄肉
部、１２…小孔、１３…内部絶縁板、１３Ａ…内部絶縁
板の板状部、１３Ｂ…内部絶縁板の柱状部、１３Ｃ…内
部絶縁板の柱状部上部、１４…外部絶縁板、１５…電極
引出端子、１６…正極タブ、１７…絶縁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池缶に設けた開孔部に内部に貫通孔を
   有する絶縁性部材を介在させて、該貫通孔に発電要素に
   導電接続した電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電
   池において、つば部分とつば部分に結合する円柱部から
   構成された電極導出ピン表面の絶縁体との接触部分に
   は、円柱部とつば部との会合部よりも径が大きな部分を
   有する電極導出ピンを用いたものであることを特徴とす
   る密閉型電池。
2. 【請求項２】 径が大きな部分が円柱部の中心軸上に中
   心を有し、円柱部の表面を一周する円柱と一体に形成さ
   れた凸条部からなることを特徴とする請求項１記載の密
   閉型電池。