JP2002279942A - 扁平型二次電池及び電池モジュール - Google Patents

扁平型二次電池及び電池モジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 体積効率が向上すると共に、コスト低減が可
能な扁平型二次電池を提供する。 【解決手段】 正面中央部を挟んで突起3の反対側に、
断面コ字状の金属板5がカシメ部2の両長手方向を上側
から跨いで、カシメ部2及び電池缶1の両長側面に当接
・嵌合されている。金属板5の両脚部は、電池缶1の両
長側面に、片面あたり2箇所抵抗溶接で溶接されてい
る。金属板5は、カシメ部2を含め電池缶1との溶接部
以外の外周面が電気的絶縁性を有する樹脂で被覆されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は扁平型二次電池及び
電池モジュールに係り、特に、扁平状の電池缶に外部端
子を有する上蓋がかしめられたカシメ部を具備する扁平
型二次電池及び該扁平型二次電池を複数個電気的に接続
した電池モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】二次電池を扁平型としカシメ構造で製造
すると、同一容量の円筒型二次電池に比べて、体積効率
を高めることができる。しかしながら、図6に示すよう
に、扁平型二次電池の長手方向側端側(矢印A方向)か
ら圧縮力や衝撃が加わると、電池缶の長側面が容易に変
形して、カシメ部2Aが開いてしまう、という欠点があ
る。
【0003】このため従来は、例えば、特開平第8−1
95189号公報に開示されているように、上蓋の周縁
部にL字形の折れ曲がり部分を設け、これを覆うように
カシメ封口する技術が用いられていた。また、図7に示
すように、扁平型二次電池内部の、カシメ部2Bの下方
に、電池缶1の両長側面に亘る複数個の補強部材11を
配設し、補強部材11の端部を電池缶1の外側からレー
ザによって電池缶1に溶接して、カシメ部2Bの開きを
防止する技術などが用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平第8−195189号公報の技術では、上蓋のL字
形の折れ曲がり分だけ上蓋が厚くなるので、電池の体積
効率を損なう、という問題点があった。また、図7に示
した技術では、電池内部に補強部材11を溶接する工程
が必要となり、また、極板群と補強部材11との短絡を
防止するために絶縁板12を配設する必要があり、加工
工程が複雑で部品点数も増えるので、量産性が著しく損
なわれ、コスト低減が難しい、という問題点があった。
近年実用化が急がれている電気自動車などに用いられる
大型電池では、コストの低減及び体積効率の向上が重要
課題であり、上記のような技術では、その要請に応える
ことが困難であった。
【0005】本発明は上記事案に鑑み、体積効率が向上
すると共に、コスト低減が可能な扁平型二次電池及び該
二次電池を電気的に接続した電池モジュールを提供する
ことを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の態様は、扁平状の電池缶に外部端子
を有する上蓋がかしめられたカシメ部を具備する扁平型
二次電池において、前記カシメ部の両長手方向を上側か
ら跨ぐように断面コ字状の金属板を当接・嵌合し、その
両脚部を前記電池缶の両長側面に溶接したことを特徴と
する。本態様によれば、断面コ字状の金属板がカシメ部
に当接・嵌合されており、その両脚部が電池缶の両長側
面に溶接されているので、扁平型二次電池に外力が加わ
っても、金属板の保持力によりカシメ部が容易に開くこ
とがなくなり、扁平型二次電池の信頼性を高めることが
できると共に、カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐよ
うに当接・嵌合させ両脚部を電池缶の両長側面に溶接す
ることで金属板を取り付けることができるので、加工工
数や部品点数を低減させることができる。本態様におい
て、電池缶との溶接部以外の部分の金属板を樹脂で被覆
するようにすれば、金属板が導電性の場合でも金属板を
被覆する樹脂により、外部端子間の短絡を防止すること
ができる。また、外部端子を上蓋の中央部から長手方向
側に偏倚させ、金属板を外部端子とは反対側に偏倚させ
て配設すれば、金属板の取付加工性を向上させることが
できると共に、外部短絡の可能性を更に低減させること
ができる。
【0007】本発明の第2の態様は、第1の態様の扁平
型二次電池を複数個用いた電池モジュールであって、前
記金属板に接続部を形成し、この接続部を隣接する扁平
型二次電池の対極に溶接して電気的に接続したことを特
徴とする。本態様によれば、金属板は電池缶に溶接され
ており扁平型二次電池の一方の端子として用いることが
できるので、金属板に接続部を形成することで隣接する
扁平型二次電池の対極と電気的に接続可能となる。従っ
て、新たに扁平型二次電池間を接続する部材を必要とし
ないので、モジュール全体としての部品点数の削減が可
能となると共に、接続部を隣接する扁平型二次電池の対
極に溶接することで電気的に接続された電池モジュール
となるので、電池モジュールの加工工数を低減させるこ
とができる。このとき、接続部は金属板を切り起こして
形成するようにしてもよい。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
扁平型リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態に
ついて説明する。
【0009】図1(A)、(B)及び(C)に示すよう
に、扁平型リチウムイオン二次電池10は、正極板及び
負極板をセパレータを介して扁平状に捲回した扁平捲回
群が導電性で扁平状の有底電池缶1の中央部に収容され
ている。電池缶1は、厚さ0.5mmのSPCC(冷間
圧延鋼鈑)を深絞り可能で有底扁平状に成形した後、内
面を含めてニッケルの電気メッキを施したものである。
【0010】扁平捲回群の正負極板からは多数の集電用
タブがそれぞれ導出されており、正負極集電部を介して
上蓋4、電池缶1に電池缶1内で導通されている。上蓋
4には厚さ2mmのアルミ合金A3003の板材が用い
られており、プレス加工によって、中央部から長手方向
側に偏倚した位置に、上方へ突出し一方の外部端子とな
る突起3が形成されている。上蓋4は電池缶1に絶縁部
材を介してかしめられカシメ部2が形成されている。な
お、電池缶1内には、扁平捲回群を浸潤する電解液が所
定量注液されている。
【0011】電池の正面中央部を挟んで突起3の反対側
には、断面コ字状の金属板5がカシメ部2の両長手方向
を上側から跨いで、カシメ部2及び電池缶1の両長側面
に当接・嵌合されている。金属板5の両脚部は、電池缶
1の両長側面に、片面あたり2箇所抵抗溶接で溶接され
ている(符号6参照)。図2に示すように、金属板5
は、カシメ部2を含め電池缶1との溶接部以外の外周面
が電気的絶縁性及び熱シュリンク性を有する樹脂製外装
8で被覆されている。なお、図1(C)に示すように、
突起3のカシメ部2からの高さ(突出程度)は、金属板
5の厚さと略同一とされている。
【0012】本実施形態の扁平型リチウムイオン二次電
池10によれば、断面コ字状の金属板1がカシメ部2に
当接・嵌合され、その両脚部が電池缶1の両長側面に溶
接されているので、扁平型リチウムイオン二次電池10
に外力が加わっても、金属板5の保持力によりカシメ部
が容易に開くことがない。従って、円筒型二次電池と同
等のカシメ信頼性を得ることができる。
【0013】また、本実施形態では、カシメ部2の両長
手方向を上側から跨ぐように当接・嵌合させ両脚部を電
池缶1の両長側面に溶接するだけで金属板5を取り付け
ることができるので、従来例のようにL字状の折れ曲が
り部分、複数個の補強部材や絶縁板を必要とせず、体積
効率を向上させることができると共に、加工工数や部品
点数を低減させることができる。また、電池缶1との溶
接部6以外の部分の金属板5を樹脂製外装8で被覆した
ので、外部端子間の短絡を防止することができる。
【0014】更に、外部端子となる突起3を中央部から
偏倚させ、金属板5を突起3とは反対側に偏倚させたの
で、金属板5の取付加工性を向上させることができ、外
部短絡の可能性を一層低減させることができる。また、
突起3のカシメ部2からの高さを金属板5の厚さと略同
一としたので、扁平型電池の体積効率を更に高めること
ができる。
【0015】次に、本発明を、扁平型リチウムイオン二
次電池を複数個接続した電池モジュールに適用した実施
の形態について説明する。なお、本実施形態において上
述した扁平型リチウムイオン二次電池10を構成する部
材と同一の部材については同一の参照符号を付してその
説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【0016】図3に示すように、本実施形態の電池モジ
ュール20は、上述した実施形態の扁平型リチウムイオ
ン二次電池10が8個直列に接続されている。図4に示
すように、本実施形態に使用される金属板5Aは、金属
板5の一部を切り起こして、接続部としての腕7を一側
に突き出し断面F字形としたものである。金属板5A
は、上述した実施形態と同様に、外周面が電気的絶縁性
及び熱シュリンク性を有する樹脂製外装8Aで被覆され
ている。図3に示すように、金属板5Aの腕7の先端部
2箇所は隣接する扁平型リチウムイオン二次電池10の
対極に抵抗溶接で溶接されている。
【0017】本実施形態の電池モジュール20によれ
ば、従来は扁平型リチウムイオン二次電池10間の接続
に別部品を必要としたが、カシメ部の開き防止と隣接電
池間の接続とをひとつの部品で構成することができる。
このため、電池モジュール20全体としての部品点数の
削減が可能となると共に、腕7を隣接する扁平型リチウ
ムイオン二次電池10の対極に溶接することで電気的に
直列に接続することができるので、電池モジュール20
の加工工数を低減させることができる。
【0018】なお、金属板5Aから突き出した腕7は電
池缶1の長手方向に交差する方向に限らず、図5に示す
ように、電池缶1の長手方向に金属板5Bから突き出し
た腕7Bを用いて扁平型リチウムイオン二次電池10間
の短側面を直列に接続するようにしてもよい。このよう
にすれば、極めて狭隘な空間に電池モジュールを設置す
るような特殊な用途にも対応することができると共に、
金属板5Aと金属板5Bとを併用すれば、任意の複数行
・複数列に直列接続した電池モジュールを得ることがで
きる。また、本実施形態では、腕7を金属板5Aから切
り起こした例を示したが、別部材を金属板5に溶着する
ようにしてもよい。
【0019】
【実施例】上述した実施形態に従って、外寸が、厚さ2
1mm、幅62mm、高さ110mm、容量6Ahの実
施例の扁平型リチウムイオン二次電池10を100個作
製した。比較のために金属板5のない扁平型リチウムイ
オン二次電池も比較例として100個作製した。
【0020】作製した実施例及び比較例の電池を、60
cmの高さから定盤の上に様々な姿勢で落下させる落下
試験を行った。落下試験の結果、実施例の電池は全て異
常なかったのに対し、比較例の電池は100個中73個
のカシメ部2が開き、使用不能となった。これにより、
上述した実施形態の扁平型リチウムイオン二次電池10
は、外力が加わった場合でも、カシメ部2が開きにく
く、信頼性が高いことがわかった。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の態
様によれば、断面コ字状の金属板がカシメ部に当接・嵌
合されており、その両脚部が電池缶の両長側面に溶接さ
れているので、扁平型二次電池に外力が加わっても、金
属板の保持力によりカシメ部が容易に開くことがなくな
り、扁平型二次電池の信頼性を高めることができると共
に、カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように当接・
嵌合させ両脚部を電池缶の両長側面に溶接することで金
属板を取り付けることができるので、加工工数や部品点
数を低減させることができる、という効果を得ることが
できる。また、本発明の第2の態様によれば、金属板は
電池缶に溶接されており扁平型二次電池の一方の端子と
して用いることができるので、金属板に接続部を形成す
ることで隣接する扁平型二次電池の対極と電気的に接続
可能となり、新たに扁平型二次電池間を接続する部材を
必要としないので、モジュール全体としての部品点数の
削減が可能となると共に、接続部を隣接する扁平型二次
電池の対極に溶接することで電気的に接続できるので、
電池モジュールの加工工数を低減させることができる、
という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用可能な実施形態の扁平型リチウム
イオン二次電池の外観を示し、(A)は平面図、(B)
は正面図、(C)は側面図である。
【図2】実施の形態の扁平型リチウムイオン二次電池に
使用される金属板の外観斜視図である。
【図3】本発明が適用可能な実施形態の電池モジュール
の部分平面図である。
【図4】実施形態の電池モジュールに使用される金属板
の外観斜視図である。
【図5】他の実施形態の電池モジュールの部分平面図で
ある。
【図6】従来の扁平型二次電池に外力が加わったときの
変形状態を示す平面図である。
【図7】従来の扁平型二次電池の側断面図である。
【符号の説明】
1 電池缶 2 カシメ部 3 突起(外部端子) 4 上蓋 5、5A、5B 金属板 7、7A 腕(接続部) 8、8A 樹脂製外装(樹脂) 10 扁平型リチウムイオン二次電池(扁平型二次電
池) 20 電池モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H011 AA01 AA05 CC06 DD13 DD15 5H022 AA04 AA09 AA19 BB03 BB11 CC05 CC25 5H029 AJ03 AJ11 AL12 BJ02 DJ02 DJ18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 扁平状の電池缶に外部端子を有する上蓋
    がかしめられたカシメ部を具備する扁平型二次電池にお
    いて、前記カシメ部の両長手方向を上側から跨ぐように
    断面コ字状の金属板を当接・嵌合し、その両脚部を前記
    電池缶の両長側面に溶接したことを特徴とする扁平型二
    次電池。
  2. 【請求項2】 前記金属板は、前記電池缶との溶接部以
    外の部分が樹脂で被覆されたことを特徴とする請求項1
    に記載の扁平型二次電池。
  3. 【請求項3】 前記外部端子は前記上蓋の中央部から前
    記長手方向側に偏倚しており、前記金属板は前記外部端
    子とは反対側に偏倚して配設されたことを特徴とする扁
    平型二次電池。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に
    記載の金属板に接続部を形成し、この接続部を隣接する
    扁平型二次電池の対極に溶接して電気的に接続したこと
    を特徴とする電池モジュール。
  5. 【請求項5】 前記接続部は前記金属板を切り起こした
    ことを特徴とする請求項4に記載の電池モジュール。
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