JP2001250517A

JP2001250517A - 電池

Info

Publication number: JP2001250517A
Application number: JP2000061460A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kogure; 正紀小暮; Masaru Hashimoto; 優橋本
Original assignee: GS Melcotec Co Ltd
Current assignee: Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型の電池ケースを、上カップ１と下カップ
２によって構成することにより、製造が容易となり、十
分な強度を有することのできる電池を提供する。【解決手段】正極端子４と負極端子５を設けた上カッ
プ１と、安全弁２ｂを設けた下カップ２との間に電池エ
レメント３を挟んで重ね合わせ、溶接代１ａ，２ａの端
部を溶接して内部を密閉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯機器の
電源に用いるリチウムイオン二次電池等のように、特に
薄型化に適した電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄型のリチウムイオン二次電池
は、図９に示すように、極めて細長い長方形の開口部を
有する奥行きの深い電池缶６を電池ケースとして用いて
いた。この電池缶６には、開口部から電池エレメント３
が挿入されると共に、この開口部に蓋７を嵌めて溶接固
定する。この際、電池エレメント３の正負の電極は、蓋
７に設けられた正負の端子４，５に内部側で接続してお
く。そして、蓋７の注液口７ａから電解液を充填してこ
れを塞ぐことにより内部を密閉する。

【０００３】また、このような電池の薄型化の要望に応
えるために、図１０に示すようなフレキシブルなラミネ
ートフィルム８を電池ケースとして用いることもある。
このラミネートフィルム８は、長手方向の中央で二つ折
りにして、間に電池エレメント３を挟み込み、周囲を熱
溶着することにより内部を密閉する。この際、電池エレ
メント３の正負の電極に接続されたリードをラミネート
フィルム８の熱溶着部の間から引き出すことにより端子
とする。そして、最終的な熱溶着の直前にラミネートフ
ィルム８の内部に電解液を充填する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図９に
示した電池缶６は、アルミニウム板等を深絞り成形する
ことにより製造するので、今後さらに電池の薄型化の要
望が高まった場合に、プレス工程による成形が困難にな
るという問題が生じる。しかも、電池缶６が薄型化する
と、狭い開口部に電池エレメント３を挿入する作業が困
難になり、この作業中に電池エレメント３を傷付けるお
それがあるという問題も発生する。さらに、リチウムイ
オン二次電池は、反応性の高い非水電解液を用いるの
で、過充電や過放電時等の発熱により電池の内部圧力が
異常に上昇した場合に、このガス抜きを行う安全弁を設
ける必要がある。このため、従来は、蓋７にこの安全弁
７ｂを設けていたが、電池が薄型化すると、蓋７の幅も
狭くなるので、ここに端子４，５や注液口７ａと共に安
全弁７ｂを設けることが困難になるという問題も発生す
る。

【０００５】また、上記図１０に示したラミネートフィ
ルム８は、内部を密閉するために周囲を熱溶着する際
に、幅の広い溶着代が必要になるため、電池を装着する
スペースに無駄が生じるという問題がある。しかも、こ
のラミネートフィルム８は、薄い樹脂フィルムと金属箔
とをラミネートしたものであるため、機械的な強度が弱
く、鋭利な角に当たったり強い力が加わると、破損して
内部の電解液が漏れ出るおそれがあるという問題もあっ
た。また、エレメントが傷つき、ショートする恐れもあ
った。

【０００６】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、２枚の金属板の間に電池エレメント
を挟んで周囲を溶接した電池ケースを用いることによ
り、薄型の電池ケースの製造が容易となる電池を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ほぼ
同形状の金属板の周縁部に、互いに平行な平面、又は、
互いに向かい合う側の面が嵌まり合う形状からなる溶接
代が設けられると共に、少なくともいずれか一方の金属
板の向かい合う側の面に浅い容器状の窪みが形成された
上カップと下カップを、容器状の窪みに電池エレメント
を収納して周縁部の溶接代を重ね合わせ、これらの溶接
代の端部を接合させた電池であって、これら上カップと
下カップのいずれか一方に、内部の電池エレメントの正
負の電極にそれぞれ電気的に接続されて外部に露出する
正負極の端子が設けられると共に、これら上カップと下
カップのいずれか一方に安全弁が設けられたことを特徴
としている。

【０００８】請求項１の発明によれば、平板状の金属板
やこの金属板に浅い容器状の窪みを設けた２枚の上カッ
プと下カップによって電池ケースを形成するので、これ
らの上カップや下カップの成形加工が容易となり、電池
ケースとして十分な強度を得ることもできる。また、こ
れら上カップと下カップの周縁部を溶接する際にも、溶
接代によって熱が分散放熱されるため、内部の電池エレ
メントがこの熱によって変質するようなおそれが生じな
い。さらに、端子や安全弁も上カップか下カップに適宜
設ければよいので、これらの設置スペースを十分に確保
することができる。

【０００９】請求項２の発明は、内部の電池エレメント
の正負いずれかの電極が上カップ又は下カップに接続さ
れて、これら上カップと下カップ自体、又は、ここに直
接接続固定された端子が一方の端子となり、他方の端子
が上カップ又は下カップに絶縁されて取り付けられたも
のであることを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明によれば、上カップや下カ
ップ自体が一方の電極となるので、電池エレメントから
正負の端子への接続を容易にすることができる。

【００１１】請求項３の発明は、前記安全弁が、上カッ
プ又は下カップの板厚を部分的に薄く形成したことを特
徴としている。

【００１２】請求項３の発明によれば、板厚を部分的に
薄くするだけでよいので、安全弁を容易に形成すること
ができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１４】図１〜図８は本発明の一実施形態を説明す
るためのものであって、図１はリチウムイオン二次電池
の分解斜視図、図２はリチウムイオン二次電池の斜視
図、図３はリチウムイオン二次電池を下側から見た斜視
図、図４はリチウムイオン二次電池の上カップと下カッ
プの溶接代を示す部分拡大縦断面図、図５はリチウムイ
オン二次電池の上カップと下カップの溶接代の他の構成
例を示す部分拡大縦断面図、図６はリチウムイオン二次
電池の上カップと下カップに溶接代を設けなかった場合
の部分拡大縦断面図、図７はリチウムイオン二次電池の
下カップにのみ溶接代を設けた場合の部分拡大縦断面
図、図８はリチウムイオン二次電池の他の構成例を示す
斜視図である。なお、図９〜図１０に示した従来例と同
様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００１５】本実施形態は、図２に示すように、薄型の
リチウムイオン二次電池について説明する。このリチウ
ムイオン二次電池は、図１に示すように、上カップ１と
下カップ２とを重ね合わせた間に電池エレメント３を収
納している。電池エレメント３は、帯状の正負の電極を
セパレータを介して長円筒形に巻回したものである。こ
こで、正極には、アルミニウム箔の表面にリチウムコバ
ルト複合酸化物等の正極活物質を塗布したものを用い、
負極には、薄い帯状の銅箔の表面に炭素等の負極活物質
を塗布したものを用いている。

【００１６】下カップ２は、方形のアルミニウム板であ
り、図１及び図３に示すように、下面の前方の端部に安
全弁２ｂを設けている。安全弁２ｂは、この下カップ２
のアルミニウム板の板厚を部分的に特に薄くして、内部
圧力の上昇により破裂されるようにしたものであり、例
えば極めて薄いアルミニウム板とこの安全弁２ｂの部分
だけをくり抜いた薄いアルミニウム板とを重ね合わせて
接合したクラッド材を用いることにより形成することが
できる。また、この安全弁２ｂは、アルミニウム板の板
面を、プレスすることにより、一定深さの溝を所定のパ
ターンで形成してもよい。この下カップ２は、図４に示
すように、周縁部のみを湾曲させて持ち上げて成形する
ことにより、この周縁部を溶接代２ａとしている。

【００１７】上カップ１は、図１に示すように、下カッ
プ２とほぼ同じ大きさの方形のアルミニウム板からな
り、下面側から上方に向けて浅い窪みを成形することに
より容器状としたものである。ただし、図１や図２で
は、上カップ１を上方から俯瞰して示すので、この窪み
も上面に突出する凸部１ｂとして表れる。この凸部１ｂ
は、前方の一部分だけが１段低く形成されて、ここに正
極端子４と負極端子５が取り付けられると共に、注液口
１ｃが形成されている。正極端子４は、アルミニウム板
片を溶接により上カップ１の凸部１ｂに直接接続固定し
たものである。これに対して、負極端子５は、銅板片を
パッキンを介して上カップ１に固定することにより、こ
の上カップ１とは絶縁されている。また、この負極端子
５は、図示していないが、裏面側の一部が絶縁された状
態で上カップ１の板面を貫通して下面側に突出してい
る。注液口１ｃは、電解液を注入するための上カップ１
の板面に形成された小さな孔である。そして、この上カ
ップ１も、図４に示すように、アルミニウム板の周縁部
のみを湾曲させて持ち上げて成形することにより、この
周縁部を溶接代１ａとしている。

【００１８】電池エレメント３は、上記上カップ１の凸
部１ｂが下面側に形成する窪みに収納される。この際、
電池エレメント３から引き出された正極側のリードは、
この上カップ１の下面に直接接続固定される。従って、
正極端子４は、この上カップ１を介して電池エレメント
３の正極に接続されることになる。また、電池エレメン
ト３の負極側のリードは、上カップ１の下面側で、ここ
に突出した負極端子５に接続固定される。このようにし
て電池エレメント３を接続した上カップ１は、下カップ
２の上に載置される。すると、図４に示すように、下カ
ップ２の溶接代２ａの湾曲部に上カップ１の溶接代１ａ
の湾曲部が嵌まり込んで密着することになる。そこで、
これらの溶接代１ａ，２ａが重なり合った端部を全周に
わたって溶接することにより、上カップ１と下カップ２
を封止固定する。そして、上カップ１の注液口１ｃから
電解液を注入して、この注液口１ｃを封口することによ
り内部を密閉する。

【００１９】上記構成のリチウムイオン二次電池によれ
ば、上カップ１や下カップ２の成形加工が容易であるた
め、薄型の電池でも、電池ケースの製造が極めて容易と
なる。しかも、アルミニウム板からなる上カップ１と下
カップ２を溶接して電池ケースを形成するので、電池缶
６並みの十分な強度を得ることができ、破損等の心配が
なくなる。また、正極端子４と負極端子５や注液口１ｃ
や安全弁２ｂを上カップ１と下カップ２に適宜配置して
設けることができるので、これらの設置スペースがなく
なるようなこともない。つまり、例えばこれらを全て上
カップ１か下カップ２のいずれか一方に設けることも可
能であり、適宜振り分けて設けることもできる。本実施
形態では、上カップ１に正極端子４と負極端子５と注液
口１ｃを設け、下カップ２に安全弁２ｂを設けているの
で、これらの設置スペースを分散させて十分な余裕を持
たせることができるようになる。

【００２０】また、図１０に示した従来例では、ラミネ
ートフィルム８を熱溶着させるために幅広の溶着代が必
要となるが、本実施形態のように溶接を行う場合には、
上カップ１と下カップ２の重なり合った端部を溶融させ
て接合すればよいので、周縁部に狭い溶接代１ａ，２ａ
を設けるだけで足り、この溶接代１ａ，２ａが電池の装
着スペースを無駄にするようなこともなくなる。従っ
て、これらの溶接代１ａ，２ａは、図５に示すように、
互いに平行な平面に形成して、単に重ねて溶接するだけ
でもよい。もっとも、本実施形態の場合には、これらの
溶接代１ａ，２ａが上方に向けて湾曲しているので、こ
れによってさらに省スペース化を図ることができる。

【００２１】ここで、図６に示すように、これらの溶接
代１ａ，２ａが全くなかったとすれば、溶接の熱が薄い
上カップ１のアルミニウム板を板厚方向に伝わって内部
の電池エレメント３を熱するので、セパレータの溶融な
ど、エレメントにダメージを与える恐れがある。また、
図７に示すように、下カップ２の周縁部にのみ上向きに
折り曲げた溶接代２ａを設けても、同様に溶接の熱が内
部に伝わり易くなる。これに対して、本実施形態のよう
に、溶接代１ａ，２ａが設けられている場合には、端部
の溶接の熱が薄い上カップ１や下カップ２のアルミニウ
ム板を板面方向に伝わるので、内部の電池エレメント３
に達するまでにある程度の距離があり、この間に熱がア
ルミニウム板の周囲に放散したり外気に放熱されて、ほ
とんど電池エレメント３には達しないようにすることが
できる。

【００２２】図８は、本実施形態の変形例であり、上カ
ップ１の凸部１ｂを前方の端部で段状にする代わりに、
ここを傾斜にしたものである。そして、正極端子４と負
極端子５と注液口１ｃは、この傾斜部に設けるようにし
ている。

【００２３】なお、上記実施形態では、上カップ１に下
面から窪みを設けて上面に凸部１ｂを突出させたものに
ついて説明したが、下カップ２にこの窪みを設けてもよ
く、上カップ１と下カップ２の双方に窪みを設けること
もできる。また、上記実施形態では、上カップ１と下カ
ップ２をアルミニウム板で構成したが、例えばステンレ
ス綱板等の他の金属板を用いることもできる。

【００２４】さらに、上記実施形態では、軸方向が長辺
となる長円形に巻回した巻回型の電池エレメント３を用
いる場合について説明したが、本発明の電池エレメント
３の構成は任意であり、例えば、軸方向が短辺となる巻
回型の電池エレメントを用いることもできる。また、上
カップ１と下カップ２との間に多数枚の電極をセパレー
タを介して積層した積層型の電池エレメントを用いるこ
ともできる。さらに、正極端子４と負極端子５や安全弁
２ｂの構成も任意であり、例えば安全弁２ｂは、上記の
ようにクラッド材を用いたり溝を形成して板厚を部分的
に薄くする他に、貫通する孔に内圧が所定値を超えると
開口する弾性体の弁体を配置することもできる。

【００２５】さらに、上記実施形態では、薄型のリチウ
ムイオン二次電池について説明したが、他の任意の種類
の電池にも同様に実施可能であり、特に電池を薄型化す
る際に有効なものとなる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、電池ケースを構成する上カップと下カ
ップの製造が容易となり、十分な強度を得ることができ
るようになる。また、これら上カップと下カップの周縁
部を溶接する際に、内部の電池エレメントが熱によって
変質するようなおそれも生じない。さらに、端子や安全
弁の設置スペースも十分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の分解斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池を下側から見た斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の上カップと下カップの溶接代を示
す部分拡大縦断面図である。

【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の上カップと下カップの溶接代の他
の構成例を示す部分拡大縦断面図である。

【図６】リチウムイオン二次電池の上カップと下カップ
に溶接代を設けなかった場合の部分拡大縦断面図であ
る。

【図７】リチウムイオン二次電池の下カップにのみ溶接
代を設けた場合の部分拡大縦断面図である。

【図８】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の他の構成例を示す斜視図である。

【図９】従来例を示すものであって、電池ケースに電池
缶を用いたリチウムイオン二次電池の分解斜視図であ
る。

【図１０】従来例を示すものであって、電池ケースにラ
ミネートフィルムを用いたリチウムイオン二次電池の斜
視図である。

【符号の説明】

１上カップ１ａ溶接代１ｂ凸部２下カップ２ａ溶接代２ｂ安全弁３電池エレメント４正極端子５負極端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA09 AA13 BB03 CC06 DD03 DD13 EE04 FF02 GG01 HH02 5H012 AA03 BB01 DD01 DD05 EE04 FF01 5H022 AA09 BB11 CC02 CC09 CC12 CC15 CC19 CC24 CC30 KK04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ同形状の金属板の周縁部に、互いに
平行な平面、又は、互いに向かい合う側の面が嵌まり合
う形状からなる溶接代が設けられると共に、少なくとも
いずれか一方の金属板の向かい合う側の面に浅い容器状
の窪みが形成された上カップと下カップを、容器状の窪
みに電池エレメントを収納して周縁部の溶接代を重ね合
わせ、これらの溶接代の端部を接合させた電池であっ
て、これら上カップと下カップのいずれか一方に、内部の電
池エレメントの正負の電極にそれぞれ電気的に接続され
て外部に露出する正負極の端子が設けられると共に、これら上カップと下カップのいずれか一方に安全弁が設
けられたことを特徴とする電池。
【請求項２】内部の電池エレメントの正負いずれかの
電極が上カップ又は下カップに接続されて、これら上カ
ップと下カップ自体、又は、ここに直接接続固定された
端子が一方の端子となり、他方の端子が上カップ又は下
カップに絶縁されて取り付けられたものであることを特
徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】前記安全弁が、上カップ又は下カップの
板厚を部分的に薄く形成したことを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の電池。