JP2002164025A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品点数および組立工数を共に低減して電池缶
を効率的に封口することができるとともに、高い耐振動
性および耐衝撃性を有する構成を備えた角形二次電池を
提供する。 【解決手段】角形電池缶１内に電極群２および電解液を
収容する。電池缶１の開口端を施蓋する封口プレート４
と、封口プレート４に合成樹脂による一体成形により一
体化された絶縁スペーサ部材１７と、絶縁スペーサ部材
１７とこれの下面に当接された一方の電極側リード部材
９とを一体化する連結部材７と、連結部材７の上面に固
定されて一方の電極を構成するキャップ１３とを備え
る。絶縁スペーサ部材１７には、封口プレート４と連結
部材７間を電気絶縁する絶縁ガスケット部１７ａと、封
口プレート４と一方の電極側リード部材９間を電気絶縁
するインシュレータ部１７ｂと、電極群２を電池缶１の
缶底面に押し付ける支持壁部１７ｃとを一体形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、横断面が矩形状の
角形電池缶に発電要素が収納されてなるニッケル−水素
二次電池やリチウム二次電池などの角形二次電池に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年では、エレクトロニクス技術の進歩
に伴い、電子機器の高機能化とともに、小型軽量化と低
消費電力化とが可能となった。その結果、各種民生用ポ
ータブル機器が開発、実用化され、それらの市場規模が
急速に拡大しつつある。それらの代表例としてはカムコ
ーダ、ノート型パソコン、携帯電話機などがあげられ
る。これらの機器には、更なる小型軽量化とともに作動
時間の長期化に対する要望が継続的に求められており、
このような要望から、これらの機器の駆動用内蔵電源と
して、長寿命でエネルギ密度が高いリチウムイオン二次
電池に代表されるリチウム二次電池が積極的に開発さ
れ、数多く採用されている。

【０００３】上述のような電池の動向のなかで、特に、
角形の電池缶を外体ケースとして用いた角形二次電池
は、機器の薄型化に適し、且つスペース利用効率が高い
ことから、重要視されている。従来の角形二次電池とし
ては、図３の縦断面図に示すような構成を備えたものが
知られている。この角形二次電池は、横断面形状が角形
（長方形）の有底筒状の電池缶１内に、周知の正極板、
負極板およびセパレータを積層または渦巻き状に巻回し
た電極群２および電解液（図示せず）からなる発電要素
が収納されて、電池缶１の開口部が封口ユニット３で封
止されている。

【０００４】上記封口ユニット３は、封口プレート４、
リベット７、絶縁ガスケット８、正極側リード部材９、
インシュレータ１０および支持用スペーサ１１が一体化
された構成を有している。この封口ユニット３の組み立
てに際しては、一端部（図の上部）に外鍔部７ａを有す
る角筒状のリベット７の筒状部に、絶縁ガスケット８、
封口プレート４、インシュレータ１０およびワッシャの
一側部にリード板９ａが一体化された正極側リード部材
９が互いに重ね合わせ状態でこれらの各挿通孔に上記筒
状部を挿通させて外鍔部７ａに押し付けられる状態に取
り付けられ、この状態でリベット７の他端部が外方にか
しめ加工されることにより、封口プレート４、インシュ
レータ１０および正極側リード部材９が、リベット７の
外鍔部７ａとかしめ部７ｃとの間に挟持固定されてリベ
ット７により一体に連結される。支持用スペーサ１１
は、両側に位置する一対の支持板部１１ｂ，１１ｃの下
端部が押え板部１１ａで連結されてなる断面ほぼＵ字形
状になっており、一方の支持板部１１ｃがインシュレー
タ１０の嵌合孔に嵌入されることによって取り付けら
れ、これにより、封口ユニット３が一体構成される。

【０００５】上記封口ユニット３は、電池缶１内に電極
群２を収納したのちに、その電池缶１の開口端に嵌め込
まれて、封口プレート４の外周端面と電池缶１の内周面
との接触部分がレーザー溶接されることにより、電池缶
１に対し施蓋状態に固着される。つぎに、電池缶１内に
は、電解液がリベット７の透孔７ｂから注入される。こ
のとき、リベット７の透孔７ｂ内に注入された電解液
は、断面ほぼＵ字形状となった支持用スペーサ１１の押
え板部１１ａ上に流下したのちに、対向両側の支持板部
１１ｂ，１１ｃの間の両側開放部分に向け流動して電極
群２内に侵入していく。電解液の注入が終了したなら
ば、リベット７の外鍔部７ａ上には、ゴム弁体１２を内
部に保持したキャップ１３が被せられて、溶接により固
着される。

【０００６】この角形二次電池では、電極群２の正極板
が、これが抵抗溶接により接続された正極側リード部材
９のリード板９ａおよびリベット７を介してキャップ１
３に接続され、負極板が電池缶１に接続される。電池缶
１に接続されて負極となる封口プレート４は、正極側の
リベット７の外鍔部７ａおよび筒状部に対し絶縁ガスケ
ット８によって電気絶縁されているとともに、リベット
７のかしめ部７ｃに対してインシュレータ１０によって
電気絶縁されている。正極側リード部材９は、インシュ
レータ１０によって封口プレート４に対し電気絶縁され
ている。また、電極群２は、支持用スペーサ１１によっ
て押さえ付けられて、振動や衝撃に対し固定されるよう
になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の角形二次電池では、封口ユニット３が、封口プレー
ト４、リベット７、絶縁ガスケット８、正極側リード部
材９、インシュレータ１０および支持用スペーサ１１と
いった多くの部品によって組み立てられており、この部
品点数が多いことから必然的に組立工数が多くなって生
産性の低下を招き、これらに起因して製造コストが高く
つく問題がある。

【０００８】しかも、封口ユニット３は、上述のように
多くの部品によって構成されていることから、振動や衝
撃を受けたときに部品間に位置ずれが生じ易く、耐振動
性や耐衝撃性が低い。特に、インシュレータ１０は強度
が低く、このインシュレータ１０に一方の支持板部１１
ｃを介して不安定な状態に保持されている支持用スペー
サ１１は、振動や衝撃を受けたときに座屈する状態に変
形し易い。しかも、支持用スペーサ１１は、一対の支持
板部１１ｂ，１１ｃ間に押え板部１１ａが架け渡された
不安定な形状である上に、インシューレータ１０に嵌合
手段で支持されているから、押え板部１１ａが不安定な
状態で支持されている。この支持用スペーサ１１に上方
から押さえられることにより固定されている電極群２
は、支持用スペーサ１１が変形したときに、振動や衝撃
を受けてがたつきが生じる。このような場合には、リー
ド板９ａと電極群２との接続が外れて電池自体が短絡状
態になるといったトラブルが発生することがある。

【０００９】また、リベット７の透孔７ｂから電解液を
注入する際には、注入された電解液が支持用スペーサ１
１の押え板部１１ａ上に一旦流下したのちに、両側方へ
向けて流動しながら電極群２中に注液されることになる
ので、電解液の注入能率が低い欠点もある。

【００１０】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、部品点数および組立工数を共に低減
して電池缶を効率的に封口することができるとともに、
高い耐振動性および耐衝撃性を有する構成を備えた角形
二次電池を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の角形二次電池は、横断面が矩形状であっ
て、内部に電極群および電解液を収容した電池缶と、前
記電池缶の開口端を施蓋する封口プレートと、前記封口
プレートに合成樹脂による一体成形により一体化された
絶縁スペーサ部材と、前記絶縁スペーサとこれの下面に
当接された一方の電極側リード部材とに上方から挿通し
て、下端部をかしめ加工されて前記絶縁スペーサ部材と
前記一方の電極側リード部材とを一体化して封口ユニッ
トを構成する連結部材と、前記連結部材の上面に固定さ
れて一方の電極を構成するキャップとを備えてなり、前
記絶縁スペーサ部材は、前記封口プレートと前記連結部
材間を電気絶縁する絶縁ガスケット部と、前記封口プレ
ートと前記一方の電極側リード部材間を電気絶縁するイ
ンシュレータ部と、前記電極群を前記電池缶の缶底面に
押し付ける支持壁部とが一体形成されていることを特徴
としている。

【００１２】この角形二次電池では、封口ユニットが、
封口プレートと共に一体物として取扱いできる絶縁スペ
ーサ部材と連結部材と一方の電極側リード部材との３点
部品により構成されているので、この部品点数の低減と
組立工数の削減とによって製作コストを大幅に下げるこ
とができる。また、封口ユニットは、部品点数が少ない
ことから、振動や衝撃を受けた場合に部品間にずれや変
形が発生することがなく、一体形成されて高い剛性を有
する支持壁部によって電極群を確実に固定することがで
きる。そのため、電極群は、振動や衝撃を受けた場合に
がたつきなく確実に固定され、リード板と電極群との接
続の外れによって電池自体に短絡が発生するといったト
ラブルの発生が確実に防止される。

【００１３】上記発明における絶縁スペーサ部材の支持
壁部は、連結部材のかしめ部の周囲を取り囲む壁形状と
することがこのましい。これにより、支持壁部は、簡単
な形状としながらも高い剛性を有して電極群を確実に固
定することができ、しかも、絶縁スペーサ部材は、支持
壁部が単純な形状を有していることから、封口プレート
に対し容易にインサート成形することができる。さら
に、支持壁部は連結部材のかしめ部の周囲を取り囲む壁
形状になっていることから、連結部材は絶縁ペーサ部材
を取り付けた状態においても容易にかしめ加工すること
ができ、さらに、連結部材の透孔を通じての電解液の注
入を効率的に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本
発明の一実施の形態に係る角形二次電池を示す縦断面図
であり、同図において、図３と同一若しくは実質的に同
等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略
する。この角形二次電池では、有底筒状の電池缶１内に
電極群２および電解液からなる発電要素が収納されて、
電池缶１の開口部が封口ユニット１４で封止される構成
自体は既存のものと同様であるが、封口ユニット１４の
構成が大きく相違する。つぎに、この封口ユニット１４
について、図２を参照しながら説明する。

【００１５】図２（ａ）は封口ユニット１４の平面図、
（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は底面図である。この封口ユ
ニット１４は、絶縁スペーサ部材１７とリベット７と正
極側リード部材９との僅か３点により構成されている。
絶縁スペーサ部材１７は、既存の封口プレート４に対し
インサート成形されて、封口プレート４を合成樹脂でモ
ールドして一体化されたものである。この絶縁スペーサ
部材１７は、図３の従来の角形二次電池の封口ユニット
３における絶縁ガスケット８と同様の機能を有する絶縁
ガスケット部１７ａと、従来の封口ユニット３における
インシュレータ１０と同様の機能を有するインシュレー
タ部１７ｂと、従来の封口ユニット３における支持用ス
ペーサ１１と同様の機能を有する支持壁部１７ｃとが合
成樹脂により一体成形されている。

【００１６】すなわち、上記絶縁ガスケット部１７ａ
は、封口プレート４に対してこの封口プレート４とリベ
ット７の外鍔部７ａおよび筒状部との間を電気絶縁する
状態で被覆する形状になっている。また、インシュレー
タ部１７ｂは、封口プレート４に対してこの封口プレー
ト４と正極側リード部材９との間および封口プレート４
とリベット７のかしめ部７ｃとの間をそれぞれ電気絶縁
する状態で被覆する形状になっている。

【００１７】さらに、支持壁部１７ｃは、インシュレー
タ部１７ｂに対しこれの一部から垂下状態に延設され、
リベット７のかしめ部７ｃと電極群２との間隔にほぼ等
しい高さを有する壁状体であって、図２（ｃ）に示すよ
うに、リベット７のかしめ部７ｃの周囲のほぼ３／４を
取り囲む形状になっており、２か所に抜き孔１７ｄが形
成されている。この抜き孔１７ｄは、成形時の無駄な樹
脂材料を節約するために設けられたものである。この支
持壁部１７ｃは、リベット７の周囲を取り囲む配置で封
口ユニット１４の中央部に配設された単なる壁状体にな
っているから、従来の封口ユニット３の支持用スペーサ
１１におけるリベット７のかしめ部７ｃの両側の支持板
部１１ｂ，１１ｃの下端を押え板部１１ａで連結する形
状とは大きく相違している。

【００１８】上記封口ユニット１４は、リベット７の筒
状部に絶縁スペーサ部材１７および正極側リード部材９
を順次挿着したのちに、リベット７の筒状部の下端部を
かしめ加工することにより、リベット７の外鍔部７ａと
かしめ部７ｃとの間に絶縁スペーサ部材１７、封口プレ
ート４および正極側リード部材９が挟持固定されて一体
化され、従来の封口ユニット３と同様の機能を有した構
成とされる。

【００１９】したがって、上記封口ユニット１４は、封
口プレート４と絶縁スペーサ部材１７とが一体化されて
一体物として取扱いできるから、実質的に、リベット７
と絶縁スペーサ部材１７と正極側リード部材９との３点
部品により構成することができる。しかも、絶縁スペー
サ部材１７の支持壁部１７ｃは、リベット７のかしめ部
７ｃに対しこれのほぼ３／４の周囲に間隔を存して取り
囲む形状になっているから、リベット７のかしめ加工
は、支持壁部１７ｃを一体に備えた絶縁スペーサ部材１
７を取り付けた状態において支障なく行うことができ
る。そのため、この封口ユニット１４は、部品点数と組
立工数が共に低減することから、大幅にコストダウンす
ることができる。

【００２０】上記封口ユニット１４は、従来と同様に、
電池缶１の開口端に嵌め入れられたのちに、封口プレー
ト４の周端部と電池缶１内周面との接触部をレーザー溶
接することにより、電池缶１に対しこれを施蓋する状態
に固着される。続いて、電池缶１内には、リベット７の
透孔７ｂを通じて電解液が注入されるが、このとき、絶
縁スペーサ部材１７の支持壁部１７ｃは、リベット７の
かしめ部７ｃの周囲を間隔を存して取り囲んでいるだけ
であって、従来の封口ユニット３における支持用スペー
サ１１の押え部材１１ｃのように電解液のスムーズな注
入を阻害することがない。そのため、この角形二次電池
では、電池缶１に電解液を能率的に注入することができ
るから、これによっても生産性が一層向上する。最後
に、リベット７の外鍔部７ａ上には、ゴム弁体１２を内
部に保持したキャップ１３が被せられて、溶接により固
着される。これにより、図１に示した角形二次電池が出
来上がる。

【００２１】材質としては、ニッケル−水素二次電池を
構成する場合、絶縁スペーサ部材１７を66ナイロンで、
リベット７および正極側リード部材９をそれぞれニッケ
ルめっき鋼板で形成することが好ましい。また、リチウ
ム二次電池を構成する場合には、絶縁スペーサ部材１７
をポリプロピレンで、リベット７および正極側リード部
材９をそれぞれアルミニウムで形成することが好まし
い。

【００２２】この電池缶１内の電極群２は、支持壁部１
７ｃで缶底に押し付けられて固定されるが、支持壁部１
７ｃは、絶縁スペーサ部材１７に一体成形されて高い剛
性を有しているので、振動や衝撃を受けた場合に変形す
ることがないから、電極群２を確実に固定できる。しか
も、封口ユニット１４は、部品点数が少ないことから、
振動や衝撃によって部品間にずれが生じることもなく、
耐振動性および耐衝撃性が格段に向上したものになって
いる。そのため、電極群２は、振動や衝撃を受けた場合
にがたつきなく確実に固定され、リード板９ａと電極群
２との接続の外れによる電池自体が短絡発生といったト
ラブルの発生が確実に防止される。

【００２３】また、生産性については、従来の封口ユニ
ット３を用いた角形二次電池が15個／分であったのに対
し、実施の形態の角形二次電池では、組立工数の低減に
伴い45個／分となり、従来電池に比較して生産性が３倍
に向上している。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明の角形二次電池によ
れば、封口ユニットが、封口プレートと共に一体物とし
て取扱いできる絶縁スペーサ部材と連結部材と一方の電
極側リード部材との３点部品により構成されているの
で、この部品点数の低減と組立工数の削減とによって製
作コストを大幅に下げることができる。また、封口ユニ
ットは、部品点数が少ないことから、振動や衝撃を受け
た場合に部品間にずれや変形が発生することがなく、一
体形成されて高い剛性を有する支持壁部によって電極群
を確実に固定することができる。そのため、電極群は、
振動や衝撃を受けた場合にがたつきなく確実に固定さ
れ、リード板と電極群との接続の外れによって電池自体
に短絡が発生するといったトラブルの発生が確実に防止
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る角形二次電池を示
す縦断面図。

【図２】同上角形二次電池の封口ユニットを示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は底面図。

【図３】従来の角形二次電池を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 電池缶 ２ 電極群 ４ 封口プレート ７ リベット（連結部材） ９ 正極側リード部材（一方の電極側リード部材） １３ キャップ １４ 封口ユニット １７ 絶縁スペーサ部材 １７ａ 絶縁ガスケット部 １７ｂ インシュレータ部 １７ｃ 支持壁部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面が矩形状であって、内部に電極群
   および電解液を収容した電池缶と、 前記電池缶の開口端を施蓋する封口プレートと、 前記封口プレートに合成樹脂による一体成形により一体
   化された絶縁スペーサ部材と、前記絶縁スペーサとこれ
   の下面に当接された一方の電極側リード部材とに上方か
   ら挿通して、下端部をかしめ加工されて前記絶縁スペー
   サ部材と前記一方の電極側リード部材とを一体化して封
   口ユニットを構成する連結部材と、 前記連結部材の上面に固定されて一方の電極を構成する
   キャップとを備えてなり、 前記絶縁スペーサ部材は、前記封口プレートと前記連結
   部材間を電気絶縁する絶縁ガスケット部と、前記封口プ
   レートと前記一方の電極側リード部材間を電気絶縁する
   インシュレータ部と、前記電極群を前記電池缶の缶底面
   に押し付ける支持壁部とが一体形成されていることを特
   徴とする角形二次電池。
2. 【請求項２】 絶縁スペーサ部材の支持壁部は、連結部
   材のかしめ部の周囲を取り囲む壁形状になっている請求
   項１に記載の角形二次電池。