JP2001313022A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池容器と注液孔封孔体との溶接部への電解液
の浸透を低減し、信頼性が高い電解液注液孔封孔構造を
備えた非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】金属製電池容器２と、前記電池容器に設け
られた電解液注液孔１を封孔するための封孔体とを備
え、封孔体が金属製封孔体本体４１とゴム栓体４２とで
構成されていることを特徴とする非水電解質二次電池と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用に供されている主な二次電池
としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッ
ケル水素電池、酸化銀亜鉛電池、非水系電池等がある。

【０００３】鉛蓄電池は、正極活物質に二酸化鉛、負極
活物質に鉛、電解液に希硫酸を用いるもので、約２Ｖの
作動電圧を有している。この電池は、品質、信頼性、価
格の点でバランスを有し、自動車用、電気車用、無停電
電源装置用等として広く普及している。また、近年にな
って小型密閉化の技術が進歩し、各種コードレス機器用
としても有用性が増している。

【０００４】ニッケルカドミウム蓄電池は、正極活物質
にオキシ水酸化ニッケル、負極活物質にカドミウム、電
解液に水酸化カリウム水溶液を用いるもので、約１．２
Ｖの作動電圧を有する。この電池は、内部抵抗が小さく
大電流放電が可能、長サイクル寿命、過充電・過放電に
強い、使用温度範囲が広い等の特徴を持つことから、コ
ンシューマ機器用途を中心として広く用いられている。

【０００５】ニッケル水素電池は、正極活物質にオキシ
水酸化ニッケル、負極活物質に水素吸蔵合金、電解液に
水酸化カリウム水溶液を用いるもので、作動電圧は約
１．２Ｖである。高エネルギー密度であり、各種コンシ
ューマ機器を中心に実用化されている。

【０００６】酸化銀亜鉛電池は、正極活物質に酸化銀、
負極活物質に亜鉛、電解液に水酸化カリウムを用いるも
のである。高出力、高エネルギー密度を有する反面、高
価ということから大型のものは宇宙用や深海用としての
用途が主であるが、小型のものは時計用や電卓用として
広く普及している。

【０００７】非水系電池の代表的なものはリチウムイオ
ン二次電池であり、これは正極活物質にＬｉＣｏＯ２、
ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のＬｉイオンを吸蔵放
出するＬｉ金属複合酸化物を、負極活物質にＬｉイオン
を吸蔵放出する炭素質材料を、電解液に有機溶液を使用
したものが一般的で、３Ｖ台の作動電圧を有している。
高作動電圧、高エネルギー密度、メモリー効果がない等
の利点から、コンシューマ用として急速に用途が拡大し
ている。

【０００８】上述のような実用二次電池は、用途に応じ
て角形、円筒形、ボタン形、シート形等の形で提供され
る。これら二次電池に使用される電池容器には種々のも
のがあるが、大きく分けると樹脂製と金属製とラミネー
トフィルム製である。

【０００９】樹脂製電池容器を用いた二次電池は、例え
ば自動車用鉛蓄電池で周知であり、樹脂製電池容器の材
質としては、ポリプロピレン樹脂、ポリオレフィン樹
脂、スチレン樹脂等があるが、硫酸やアルカリといった
電解液の種類、耐衝撃性、耐熱性等々、使途目的に応じ
て選択される。

【００１０】金属製電槽を用いた二次電池も携帯電話用
等の偏平薄角型電池で周知であり、鉄ニッケルメッキ製
電槽やアルミニウム製電槽が一般に用いられている。そ
して、金属製電槽を正極端子もしくは負極端子として用
いることも多い。

【００１１】ラミネートフィルム製のものは、例えば特
開平９−１９９０９９号に開示されているように、ポリ
エチレンシートとアルミニウムシートとのラミネート材
で袋状の電槽となし、これに発電要素を収納したのち、
開口部を接合するものである。これは、ポータブル機器
用として今後の使途拡大が期待されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、産業
用や据置用等において大容量二次電池、とりわけ、高電
圧、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池
への期待が高まっている。現在、使用されているリチウ
ムイオン二次電池は金属製電池容器を備えたものが主流
である。この金属製電池容器を備えたリチウムイオン二
次電池は、正極と負極とセパレータとの積層体あるいは
渦巻体を前記電池容器に収納し、ついで電池容器に設け
た電解液注液孔から電解液を注入し、その後この電解液
注液孔を封孔体で密封して製造される。

【００１３】このような金属製電池容器を備えたリチウ
ムイオン二次電池の電解液注液孔の封孔方法としては、
例えば特開平８−４５４８８号に開示されているように
（図１参照）、電池容器２に設けた注液孔１に球状の封
孔体４を嵌め合せ、超音波ホーン３を用いて超音波溶接
する方法がある。しかし、この方法には、超音波溶接の
ホーンを電池容器の形状に合せて加工しなければならな
いという課題や、封孔の信頼性が必ずしも十分でないと
いう問題がある。尚、図１（Ａ）は注液孔封孔前、図１
（Ｂ）は封孔後の状態を示す模式図である。

【００１４】上記とは別に、抵抗溶接により電池容器と
封孔体とを一体化させる方法もある。しかし、抵抗溶接
法には、スパークの発生に伴う有機電解液の着火の危険
性がある。

【００１５】また他の方法として、図２に示すような、
いわゆるコマ状（円錐台状）の封孔体４を用い、これを
電池容器２に設けた電解液注液孔１に嵌め合せ、レーザ
ー溶接により両者を接合するという方法もある。作業性
等の点から比較的この方法が一般的であるが、この方法
には、封孔体と電解液注液孔との隙間に電解液が浸透し
た場合、溶接不良が発生し易いという課題がある。尚、
図２（Ａ）は注液孔封孔前、図２（Ｂ）は封孔後の状態
を示す模式図である。本発明は上記のような課題を解決
するためになされたものであり、電解液注液孔の封孔信
頼性が高い注液孔封止構造を備えた非水電解質二次電池
を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になした第１の発明は、金属製電池容器と、金属製電池
容器に設けられた電解液注液孔を封孔するための封孔体
とを備え、封孔体は金属製封孔体本体とゴム栓体とで構
成されていることを特徴とする非水電解質二次電池であ
る。

【００１７】第２の発明は、金属製電池容器と金属製封
孔体本体とが、ともにアルミニウム製であることを特徴
とする、第１の発明にかかる非水電解質二次電池であ
る。

【００１８】第３の発明は、金属製封孔体本体が、直径
０．３〜５ｍｍ、厚さ０．１〜３ｍｍの円盤状であるこ
とを特徴とする、第１もしくは２の発明にかかる非水電
解質二次電池である。

【００１９】第４の発明は、ゴム栓体が金属製電池容器
内面側に向かって径が小さくなる円錐台形であることを
特徴とする、第１、２もしくは３の発明にかかる非水電
解質二次電池である。

【００２０】第５の発明は、金属製封孔体本体が、楕円
状もしくは多角形状であることを特徴とする、第１、２
もしくは４の発明にかかる非水電解質二次電池である。

【００２１】第６の発明は、電解液注液孔が、金属製封
孔体本体を嵌合する凹部と、ゴム栓体を嵌合する孔部と
で構成されたことを特徴とする、第１、２、３、４もし
くは５の発明にかかる非水電解質二次電池である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、金属製電池容器に設け
られた電解液注液孔を封孔体で塞ぐに際し、電解液が注
液孔と封孔体との間隙に浸透することによる溶接不良を
排することを目的とし、封孔体本体とゴム栓体とで構成
される封孔体を用いることで前記目的を達成するもので
ある。すなわち、ゴム栓体により注液孔の孔部を封鎖
し、電池容器と封孔体本体の溶接部まで電解液が浸透す
るの防止することにより、電解液の付着による溶接不良
を低減するものである。

【００２３】尚、電池容器は、極板や電解液を収納する
容器本体と容器本体を塞ぐ蓋とで構成されるが、本発明
ではこれらを合せて電池容器と称している。そして、電
解液注液孔が電池容器本体に設けられることもあれば、
蓋に設けられることもあることは周知である。また、ゴ
ム栓体は耐非水電解質性を有することが好ましく、例え
ばフッ素ゴムやＥＰＤＭを用いることができる。

【００２４】さらに、金属製封孔体本体とゴム栓体は、
接着剤で接合されていてもよく、図５に示すように嵌合
により一体化されていても良い。さらに、まずゴム栓体
を注液孔に装着し、ついで金属製封孔体本体を装着した
後、電池容器と金属製封孔体本体とを接合してもよい。
尚、接着の場合には耐非水電解質性を有する接着剤を用
いるのが好ましい。

【００２５】

【実施例】図３は、本発明の一実施例を示す模式図であ
り、１は、厚み０．３ｍｍのアルミニウム製電池容器２
に形成された電解液注液孔である。４１は厚み０．２ｍ
ｍ、直径１．５ｍｍのアルミニウム製円盤よりなる金属
製封孔体本体、４２は円錐台状のＥＰＤＭ製の栓体であ
り、金属製封孔体本体４１とゴム製栓体４２とはアクリ
ル系接着剤で一体に接合されている。１１は注液孔１の
上部（電池容器外側）に形成された円状凹部であり、金
属製封孔体本体４１と嵌合するよう構成されている。１
２はゴム栓体４２と嵌合するよう構成された孔部であ
り、電池容器内側に向かって径が小さくなっている。こ
れら円状凹部１１と孔部１２とで注液孔１が構成されて
いる。

【００２６】尚、ゴム栓体４２が孔部１２に嵌合された
とき両者の隙間を通って電解液が浸透するのを防止する
趣旨から、ゴム栓体４２の径は孔部１２に圧入される寸
法関係にあるのが好ましい。

【００２７】上記注液孔に封孔体を嵌め合せ、レーザ溶
接により両者を接合し非水電解質二次電池を得た。尚、
電池寸法は５．２×３５×４７ｍｍの角型形状であり、
電解液注入量は約３ｇである。比較のため、図２に示す
注液孔を封孔体とを備えた以外は上記実施例と同じ非水
電解質二次電池を得た。

【００２８】尚、正極としてはＬｉＣｏＯ２活物質をア
ルミニウム箔に保持させたものを用い、負極としては炭
素質活物質を銅箔に保持させたものを用い、電解液とし
てはエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混
合溶媒にＬｉＰＦ６を添加したものを用いた。しかし、
これに限るものではなく、正極活物質としては、Ｌｉｘ
ＭＯ２（ただし、Ｍは一種以上の遷移金属）を主体とす
る化合物を単独でまたは二種以上を混合して使用するこ
とができ、特に放電電圧の高さから遷移金属ＭとしてＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎからなる一種もしくは二種以上の遷移金
属を使用することが望ましい。

【００２９】また、ＬｉＭｎ２０４などを用いることも
可能である。また、負極は天然黒鉛、コークス類、ガラ
ス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分
解炭素類、炭素繊維、あるいは金属リチウム、リチウム
合金、ポリアセン等を単独でまたは二種以上を混合して
使用することができる。さらに、非水電解液について
は、エチレンサルファイト、リン酸トリメチル、フッ素
化エーテル以外の溶媒としては、エチレンカーボネート
とエチルメチルカーボネートとの混合溶媒あるいはエチ
レンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒
に、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、
ビニレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン、２−メチル−γ−ブチル
ラクトン、ジブチルカーボネート等を単独でまたは二種
以上を混合して使用することができる。

【００３０】非水電解液の溶質としての電解質塩として
は、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣ
Ｆ２ＳＯ３等を単独でまたは二種以上を混合して使用す
ることができる。

【００３１】上記実施例電池と比較例電池とを、各々１
００個づづ用意し、真空容器中に２４時間放置したの
ち、目視により封孔部からの漏液有無を調べた。その結
果、実施例では漏液発生率がゼロであったのに対し、比
較例の漏液発生率は５％であった。

【００３２】この結果から明らかなように、比較例電池
に比べ、実施例電池のほうが明らかに耐漏液性能におい
て優れている事が分かる。これは注液孔の孔部１２がゴ
ム栓体４２で液密に封鎖されることにより、製造工程中
における電池容器と封孔栓との溶接部への電解液付着な
いし毛管現象による浸透が防止されたためと推測され
る。

【００３３】これに対し、比較例の場合には、封孔栓４
が注液孔１に嵌合しているとはいえ、僅かな隙間を伝っ
て電解液が浸透し、溶接部まで到達したため溶接不良が
多く発生したと推測される。

【００３４】上記実施例は、円盤状の封孔体本体に円錐
台状のゴム栓体を形成したものであるが、図４（Ａ）に
示すように、円錐台状の封孔体本体４１と円錐台状のゴ
ム栓体４２とを有する封孔体としてもよいし、図４
（Ｂ）に示すように、円盤状の封孔体本体４１と、中間
部の環状突部を有する円柱状ゴム栓体４２としてもよ
い、

【００３５】また、封孔体本体は、図６の（Ａ）に示す
円盤状に限ることなく、楕円状（Ｂ）、矩形状（Ｃ）、
ひし形状（Ｄ）等にすることもできるが、溶接工程を考
慮すると円盤状もしくは円錐台状が好ましい。その場
合、封孔体本体は、溶接の信頼性の点から、直径０．３
〜５ｍｍ、厚さ０．１〜３ｍｍであることが好ましい。

【００３６】また、電池容器と封孔体との接合はレーザ
溶接によるのが好適であるが、他の方法を排除するもの
ではない。さらに、電池容器と封孔体本体とは、重量効
率等の点からアルミニウム製であることが好ましいが、
鉄ニッケルメッキ製のものを採用することもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、金属製電池容器に設けられた
電解液注液孔を封孔体で塞ぐに際し、電解液が注液孔と
封孔体との間隙に浸透することによる溶接不良を排する
ことを目的とし、封孔体本体とゴム栓体とで構成される
封孔体を用いることで前記目的を達成するものである。
すなわち、ゴム栓体により注液孔の孔部を封鎖し、電池
容器と封孔体本体の溶接部まで電解液が浸透するの防止
することにより、電解液の付着による溶接不良を低減す
ることができる。これにより、電解液注液孔の封孔信頼
性が高い電解液注液孔封孔構造を備えた非水電解質二次
電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す模式図である。

【図２】従来例を示す模式図である。

【図３】実施例を示す模式図である。

【図４】実施例を示す模式図である。

【図５】封孔体実施例を示す図である。

【図６】封孔体本体例の平面視である。

【符号の説明】

１ 電解液注液孔 １１ 凹部 １２ 孔部 ２ 電池容器 ４ 封孔体 ４１ 封孔体本体 ４２ ゴム栓体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製電池容器と、金属製電池容器に設け
   られた電解液注液孔を封孔するための封孔体とを備え、
   封孔体は金属製封孔体本体とゴム栓体とで構成されるこ
   とを特徴とする非水電解質二次電池。
2. 【請求項２】金属製電池容器と金属製封孔体本体とが、
   ともにアルミニウム製であることを特徴とする、請求項
   １記載の非水電解質二次電池。
3. 【請求項３】金属製封孔体本体が、直径０．３〜５ｍ
   ｍ、厚さ０．１〜３ｍｍの円盤状であることを特徴とす
   る、請求項１もしくは２記載の非水電解質二次電池。
4. 【請求項４】ゴム栓体が金属製電池容器内面側に向かっ
   て径が小さくなる円錐台形であることを特徴とする、請
   求項１、２もしくは３記載の非水電解質二次電池。
5. 【請求項５】金属製封孔体本体が、楕円状もしくは多角
   形状であることを特徴とする、請求項１、２もしくは４
   記載の非水電解質二次電池。
6. 【請求項６】電解液注液孔が、金属製封孔体本体と嵌合
   する凹部と、ゴム栓体と嵌合する孔部とで構成されたこ
   とを特徴とする、請求項１、２、３、４もしくは５記載
   の非水電解質二次電池。