JP2001256965A - 密閉型電池およびその封栓方法 - Google Patents
密閉型電池およびその封栓方法Info
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Abstract
み出ることのない密閉型電池およびそのような密閉型電
池を構成できるように電解液の注液孔を封栓することの
できる封栓方法を提供する。 【解決手段】有底筒状の電池ケース2内に電極群23を
収納し、電池ケース2の開口部3を封口板4の固着によ
り閉塞し、封口板4の注液孔7から所定量の電解液を電
池ケース2内に注入か、25〜90kPaの範囲内の減
圧雰囲気中において注液孔7に封栓部材33を嵌め込ん
で注液孔7を封栓することにより、電池ケース2の内圧
を25〜90kPaの範囲内に減圧設定して注液孔7を
封栓する。
Description
る電池ケースの開口端を封口板により閉塞し、その封口
板の注液孔から電解液を注入したのちに注液孔を液密に
封止した密閉型電池およびその密閉型電池の注液孔を封
栓する方法に関するものである。
いられる二次電池は、高エネルギ密度を有していること
が要求されると同時に、軽量化や小型化のためにスペー
ス使用効率のよい形状が要求されている。これらの要求
を満たす電池として、図6に示すようなアルミニウム製
の角形電池ケース2を用いたリチウムイオン二次電池が
脚光を浴びている。このリチウムイオン二次電池1で
は、電池ケース2内に非水電解液(有機溶媒系電解液)
を収容する構造上から長期にわたって安定した密閉性が
要求されるため、有底筒状の電池ケース2内に電極群を
収容したのちに、その電池ケース2の開口部3に封口板
4をレーザー溶接することにより、開口部3の確実な閉
塞が施される。その電池ケース2内には、電極群と共に
発電要素を構成する電解液が、封口板4に形成された注
液孔7から所要量だけ注入され、そののちに、注液孔7
が封栓される。この注液孔7の封栓に際しては、従来か
ら種々の手段が提案されており、その代表的なものを以
下に列挙して説明する。
段(特開平11-111245 号公報参照)による封栓手順を示
した断面図である。この封栓手段は、注液孔7内に嵌入
される嵌入部8aとこの嵌入部8aよりも大きな径を有
する鍔部8bとが同一素材で一体形成されてなる封栓部
材8を用いて注液孔7を封栓するものである。すなわ
ち、電解液が注入されたのちの注液孔7は、封栓部材8
の嵌入部8aが同図(a)に矢印で示すように嵌入され
ることによって封栓され、これにより位置決めされた封
栓部材8は、鍔部8bの周囲と封口板4の間にレーザー
ビーム9を照射してレーザー溶接されることによって封
口板4に固定され、注液孔7が確実、且つ強固に封栓さ
れる。
17240 号公報参照)を示す断面図であり、この封栓手段
は、封口板4の注液孔7の孔周面に雌ねじ部を形成し
て、電解液の注入後に、ピッチタール系のシール剤10
を塗布したワッシャ兼パッキン11を、封口板4の上面
における注液孔7の孔縁部に載置状態に配置し、封栓部
材12の雄ねじ部12aを、ワッシャ兼パッキン11に
挿通させて注液孔7の雌ねじ部に螺入してねじ込む手順
で行われる。この封栓手段は、レーザー溶接を行うこと
なく、ワッシャ兼パッキン11として面精度の低いもの
を用い、且つ封栓部材12を低いトルク値で締付けなが
らも高い密閉性を得ることを目的としたものである。
49915 号公報参照)を示す断面図である。この封栓手段
は、封口板4に、その一部を深絞り加工して下方に向か
い径が小さくなるラッパ状の円筒状部14を一体形成し
て、この円筒状部14の内部を注液孔13とし、この注
液孔13に、これに嵌合できる逆円錐形状となった封栓
部材17を嵌入したのちに、円筒状部14と封栓部材1
7との間の上端部分を溶接や半田付けなどにより互いに
接合する手順で行われる。この封栓手段は、注液孔13
の封栓を容易、且つ安全な作業で行いながらも接合部1
8によって確実で強固な封栓を行い得ることを目的とし
たものである。
図である。この封栓手段は、電解液の注入が終了したの
ちの注液孔7を、弾性を有する封止部材19を変形させ
ながら圧入して仮封栓し、その状態で平板状の封栓部材
20を封口板4における注液孔7に対し閉塞状態に載置
して、この封栓部材20の周囲と封口板4の間にレーザ
ービーム9を照射してレーザー溶接することにより、封
栓部材20を封口板4に固定して、注液孔7が確実、且
つ強固に封栓される。
封栓手段によって注液孔7,13が封栓された密閉型電
池では、これを使用して充放電を繰り返す過程において
ガスが発生するが、電池ケース2の開口部3は封口板4
で確実に閉塞され、且つ封口板4の注液孔7,13は上
述したように封栓部材8,12,17,20で確実に封
栓されているから、電池ケース2は、発生ガスによる内
圧の上昇に伴って外方に向け膨らみ出るという問題があ
る。
てなされたもので、ガスが内部発生しても電池ケースが
外方に膨らみ出ることのない密閉型電池およびそのよう
な密閉型電池を構成できるように電解液の注液孔を封栓
することのできる封栓方法を提供することを目的とする
ものである。
に、本発明の密閉型電池は、有底筒状の電池ケース内に
電極群が収容され、前記電池ケースの開口部が封口板に
より閉塞され、前記封口板の注液孔から電解液が注入さ
れたのちに、前記注液孔が封栓部材で封栓されてなるも
のにおいて、前記電池ケースの内圧を25〜90kPa
の範囲内に減圧設定して前記注液孔が封栓されているこ
とを特徴としている。
〜90kPaに設定されて電池ケースが僅かに内方に向
け屈撓する状態に凹んでいるため、使用に伴いガスが発
生したとき、その電池内圧は、予め内方に凹んでいた電
池ケースを元の状態に戻す程度であって、従来のように
電池ケースを外方に膨らませる程度にまで上昇しないよ
う抑制される。しかも、この密閉型電池は、電池ケース
が僅かに内方に向け凹んでいることにより、内部に収容
している電極群が渦巻状のものである場合に、その緊縛
度を高めて電池特性の向上を図れる利点がある。なお、
電池ケース内に注入された電解液は、25kPa未満で
は電解液の蒸発による成分の変質が生じる一方、90k
Paを越えると充分な効果が得られない。
は、注液孔に嵌入される封止部と、前記封止部とは異な
る素材で形成されて、封口板における前記注液孔の孔縁
部に対し周囲をレーザー溶接される固定部とを備えてい
る構成とすることが好ましい。これにより、例えば、封
止部をゴムなどの弾性体で構成すれば、注液孔の仮封栓
を容易に行うことができ、固定部を金属で構成すれば、
この固定部をレーザー溶接などによって封口板に強固に
固定できる。
方法は、有底筒状の電池ケース内に電極群を収納する工
程と、前記電池ケースの開口部を封口板の固着により閉
塞する工程と、前記封口板の注液孔から所定量の電解液
を前記電池ケース内に注入する工程と、25〜90kP
aの範囲内の減圧雰囲気中において前記注液孔に封栓部
材を嵌め込んで前記注液孔を封栓する工程とを備えてい
ることを特徴としている。
期電池内圧が25〜90kPaに設定された本発明の密
閉型電池を確実に得ることができる。
内に注液孔から電解液を注入したのちに、減圧雰囲気中
において前記注液孔に封栓部材を嵌め込んで前記注液孔
を封止する仮封栓工程と、大気中において前記封栓部材
の周囲をレーザー溶接することによって前記封栓部材を
封口板に固定する本封栓工程とを備えていることが好ま
しい。
栓および本封栓を共に行う場合のような大型でコスト高
となる設備を必要とせずに、例えば減圧ボックス内で仮
封栓を行い、レーザー溶接装置が常設されている大気中
で本封栓を行えるので、容易、且つ低コストで実用化す
ることができる。
態について図面を参照しながら説明する。図1(a),
(b)は本発明の第1の実施の形態に係る密閉型電池の
封栓方法を具現化した仮封栓工程および本封栓工程をそ
れぞれ示す断面図であり、同図において、図4と同一若
しくは同等のものには同一の符号を付してある。(a)
に示す仮封栓工程では、例えばリチウムイオン二次電池
である密閉型電池1が以下のような工程で組み立てられ
て減圧ボックス31内に挿入される。
筒状の電池ケース2の内底面上には、正極リード21の
先端部が溶接により接続され、この正極リード21を正
極側絶縁板22で電気絶縁状態に仕切った電池ケース2
の内部には電極群23が挿入され、さらに、電極群23
の上端部は負極側絶縁板24で電気絶縁される。一方、
上記とは別工程において、電解液の注液孔7を側部に有
する封口板4には、その中央部の取付孔27に、絶縁ガ
スケット28を介して電気絶縁した状態で負極端子29
が取り付けられる。この負極端子29の下面には、電極
群23から負極側絶縁板24の挿通孔24aを通じて導
出された負極リード30が溶接により接続される。この
封口板4は、電池ケース2の開口部3の所定位置に嵌入
して、その周囲を電池ケース2の内周面に溶接すること
によって固着される。そののち、電池ケース2内には、
封口板4の注液孔7から所定量の電解液(図示せず)が
注入され、この電解液とこれが含浸した電極群23とに
よって発電要素が構成される。
解液からなる発電要素が電池ケース2内に収容された状
態の電池1は、(a)に示すように、減圧ボックス31
内に挿入されて、吸気源32の駆動により減圧ボックス
31の内部空間が25〜90kPaの範囲に減圧された
雰囲気中において、封栓部材33におけるゴムなどの弾
性体からなる封止部33aが矢印で示すように注液孔7
に嵌入されて、仮封栓される。このとき、封栓部材33
における封止部33aの端部に固着されているアルミニ
ウム箔またはアルミニウム板からなる固定部33bは封
口板4における注液孔7の孔縁部に接触される。この仮
封栓は、弾性体からなる封止部33aが変形することに
よって容易に行える。この仮封栓された時点での電池1
は、減圧ボックス31内と同じ25〜90kPaの内部
圧力に設定して仮封栓されることにより、電池ケース2
が僅かに内方に向け屈撓する状態に凹む。
は、減圧ボックス31から大気中に出したのちに、
(b)に示すように、封栓部材33の固定部33bの周
囲と封口板4との間にレーザービーム9を照射してレー
ザー溶接することにより、封栓部材33を封口板4に固
定して、注液孔7が確実、且つ強固に封栓される。な
お、封栓部材33の固定部33bは、減圧ボックス31
内での仮封栓時に封口板4の上面に密着していなくても
よく、大気中に出したときの電池ケース2内に対する圧
力差によって封止部33aが電池ケース2内に引き込ま
れることにより、封口板4の上面に確実に密着する。
とによって出来上がった密閉型電池1は、初期電池内圧
が25〜90kPaに設定されて電池ケース2が僅かに
内方に向け屈撓する状態に凹んでいる。そのため、使用
に伴いガスが発生したとき、その電池内圧は、予め内方
に凹んでいた電池ケース2を元の状態に戻す程度であっ
て、従来のように電池ケース2を外方に膨らませる程度
にまで上昇しないよう抑制される。しかも、この密閉型
電池1は、電池ケース2が僅かに内方に向け凹んでいる
ことにより、電極群23が渦巻状のものである場合にそ
の緊縛度を高めて電池特性の向上を図れる利点がある。
また、電池1内の非水電解液は、上記の25kPa以上
の内部圧力に設定すれば、その成分に変質が生じないこ
とが実験の結果において確認できた。
圧室内において仮封栓および本封栓を共に行うようにし
ても得ることができる。但し、その場合には、減圧室内
にレーザー溶接装置を設置する設備が必要となり、設備
が大型化してコスト高となる。したがって、実用化に際
しては、上記実施の形態のように減圧ボックス31内ま
たは減圧室内での所要の減圧雰囲気中で注液孔7の仮封
栓を行ったのちに、大気中でレーザー溶接による本封栓
を行う方がより現実的である。
の形態に係る密閉型電池1の封栓方法を具現化した仮封
栓工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図で
あり、同図において、図1と同一若しくは同等のものに
は同一の符号を付してある。この実施の形態では、第1
の実施の形態の一体型の封栓部材33における封止部3
3aおよび固定部33bとそれぞれ同等の封止材37と
固定材38とを個別に設けてなる封栓部材34を用い
る。
が、上述した減圧範囲の減圧雰囲気中においてゴムなど
の弾性体からなる封止材37を矢印で示すように注液孔
7内に嵌め込んで注液孔7を封止する。本封栓工程は、
封止材37で注液孔7を封止した電池1を大気中に取り
出して、アルミニュウム板などからなる固定材38を注
液孔7の孔縁部を覆う配置で封口板4の上面に載置し、
その固定材38の周囲と封口板4との間にレーザービー
ム9を照射してレーザー溶接することにより、固定材3
8を封口板4に固定する。この実施の形態の封栓方法で
は、第1の実施の形態で説明したと同様の効果を得られ
るとともに、第1の実施の形態と同様の密閉型電池1を
得られる。
態の封止材37として好適に用いることのできる封止材
37A〜37Cを示したものであり、何れの封止材37
A〜37Cにおいてもテーパー面の形成によって注液孔
7内に容易に嵌まり込むようにしたものである。(a)
の封止材37Aは、注液孔7に嵌合する円柱状体におけ
る嵌め込み方向の先端側半部にテーパー面を形成したも
のである。(b)の封止材37Bは、上端部のみを注液
孔7の封止が可能な円板形状として、その円板状部分か
ら下方に向け徐々に径が小さくなる円柱状部分を設けた
形状になっている。(c)の封止材37Cは、注液孔7
に封止状態に嵌まり込む円柱状部分の下端部外周にのみ
テーパー面を設けたものである。
の形態に係る密閉型電池1の封栓方法を具現化した仮封
栓工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図で
あり、同図において、図1および図2と同一若しくは同
等のものには同一の符号を付してある。この実施の形態
で用いる封栓部材39は、例えばポリイミドなどの樹脂
製テープからなる封止材40と、例えばアルミニウム平
板などの金属製固定材41とを備えて構成されている。
が、第1の実施の形態で説明した減圧範囲の減圧雰囲気
中において、封止材40を封口板4における注液孔7の
孔縁部に貼着して注液孔7を閉塞する。本封栓工程は、
封止材40で注液孔7を封止した電池1を大気中に取り
出して、固定材41を注液孔7の孔縁部を覆う配置で封
止材40および封口板4の上面に載置し、その固定材4
1の周囲と封口板4との間にレーザービーム9を照射し
てレーザー溶接することにより、固定材41を封口板4
に固定する。この実施の形態の封栓方法では、第1の形
態で説明したと同様の効果を得られるとともに、第1の
実施の形態と同様の密閉型電池1を得られる。なお、仮
封栓工程では、封止材40を貼着することなく封口板4
の上面に単に載置するのみで注液孔7を封止するように
してもよい。その場合、封止材40は、大気中に取り出
したときに電池ケース2内と大気との圧力差で封口板4
の上面に確実に密着し、注液孔7の封止を確実に保持し
た状態で本封栓工程を実施できる。
の形態に係る密閉型電池1の封栓方法を具現化した仮封
栓工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図で
あり、同図において、図1、図2および図4と同一若し
くは同等のものには同一の符号を付してある。この実施
の形態では、注液孔7の孔周面に(a)に示すように雌
ねじ部42を形成し、封栓部材43として雌ねじ部42
に噛合するねじを用いる。
が、第1の実施の形態で説明した減圧範囲の減圧雰囲気
中において、封栓部材43をワッシャ44を介し注液孔
7の雌ねじ部42に螺入して締付けることにより、注液
孔7を確実な封止状態で閉塞する。本封栓工程は、封栓
部材43で注液孔7を封止した電池1を大気中に取り出
して、その封栓部材43の周囲と封口板4との間にレー
ザービーム9を照射してレーザー溶接することにより、
封栓部材43を封口板4に固定する。この実施の形態の
封栓方法では、第1の実施の形態で説明したと同様の効
果を得られるのに加えて、仮封栓工程において注液孔7
を一層確実に封止することができ、第1の実施の形態と
同様の密閉型電池1を得られる。
れば、電池ケースの内圧を25〜90kPaの範囲内に
減圧設定して注液孔を封栓する構成としたので、電池ケ
ースが僅かに内方に向け屈撓する状態に凹んでいる。そ
のため、使用に伴いガスが発生したとき、その電池内圧
は、予め内方に凹んでいた電池ケースを元の状態に戻す
程度であって、従来のように電池ケースを外方に膨らま
せる程度にまで上昇しないよう抑制され、しかも、内部
に収容している電極群が渦巻状のものである場合に、そ
の緊縛度を高めて電池特性の向上を図れる利点もある。
また、電池ケース内に注入された電解液は、25kPa
以上の内部圧力に設定したことにより、成分に変質が生
じることがない。
方法によれば、25〜90kPaの範囲内の減圧雰囲気
中において注液孔に封栓部材を嵌め込んで注液孔を封栓
するようにしたので、初期電池内圧が25〜90kPa
に設定された密閉型電池を確実に得ることができる。さ
らに、注液孔の封栓を、減圧雰囲気中において注液孔に
封栓部材を嵌め込んで注液孔を封止する仮封栓工程と、
大気中において封栓部材の周囲をレーザー溶接すること
によって封栓部材を封口板に固定する本封栓工程とを経
て行うようにすれば、例えば減圧室内において仮封栓お
よび本封栓を共に行う場合のような大型でコスト高とな
る設備を必要とせずに、例えば減圧ボックス内で仮封栓
を行い、レーザー溶接装置が常設されている大気中で本
封栓を行えるので、容易、且つ低コストで実用化するこ
とができる。
係る密閉型電池の注液孔の封栓方法を具現化した仮封栓
工程および本封栓工程をそれぞれ示す断面図。
係る密閉型電池の注液孔の封栓方法を具現化した仮封栓
工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図。
の封止材を示す斜視図、側面図および側面図。
係る密閉型電池の注液孔の封栓方法を具現化した仮封栓
工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図。
係る密閉型電池の注液孔の封栓方法を具現化した仮封栓
工程および本封栓工程をそれぞれ示す要部の断面図。
池を示す封栓前の状態の斜視図。
注液孔の封栓手順を示す断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 有底筒状の電池ケース内に電極群が収容
され、前記電池ケースの開口部が封口板により閉塞さ
れ、前記封口板の注液孔から電解液が注入されたのち
に、前記注液孔が封栓部材で封栓されてなる密閉型電池
において、 前記電池ケースの内圧を25〜90kPaの範囲内に減
圧設定して前記注液孔が封栓されていることを特徴とす
る密閉型電池。 - 【請求項2】 封栓部材は、注液孔に嵌入される封止部
と、前記封止部とは異なる素材で形成されて、封口板に
おける前記注液孔の孔縁部に対し周囲をレーザー溶接さ
れる固定部とを備えている請求項1に記載の密閉型電
池。 - 【請求項3】 有底筒状の電池ケース内に電極群を収納
する工程と、 前記電池ケースの開口部を封口板の固着により閉塞する
工程と、 前記封口板の注液孔から所定量の電解液を前記電池ケー
ス内に注入する工程と、 25〜90kPaの範囲内の減圧雰囲気中において前記
注液孔に封栓部材を嵌め込んで前記注液孔を封栓する工
程とを備えていることを特徴とする密閉型電池の封栓方
法。 - 【請求項4】 電池ケース内に注液孔から電解液を注入
したのちに、減圧雰囲気中において前記注液孔に封栓部
材を嵌め込んで前記注液孔を封止する仮封栓工程と、 大気中において前記封栓部材の周囲をレーザー溶接する
ことによって前記封栓部材を封口板に固定する本封栓工
程とを備えている請求項3に記載の密閉型電池の封栓方
法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000064598A JP3600107B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 密閉型電池およびその封栓方法 |
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