JP2003045404A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 腐食による接触抵抗の増大が生じることがな
い電気的特性に優れた密閉型電池を提供する。 【解決手段】 電池缶の極性と異種の極性の電極引出板
５を絶縁性部材４Ａ，４Ｂを取り付けて電極導出ピン６
を貫通させてかしめて固着したヘッダ７を有する密閉型
電池において、電極引出板５に設けた電極導出ピン６の
貫通孔の周囲の電極引出板上には環状突起部５Ａが形成
された密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、特に電池缶の極性と異なる極性の電池端子を絶縁性
部材を介して取り出す電極端子となる電極引出板を有す
る密閉型電池に関する。 【０００２】 【従来の技術】小型の電子機器の電源として各種の電池
が用いられており、携帯電話、ノートパソコン、カムコ
ーダ等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用い
られており、高容量のリチウム電池やリチウムイオン二
次電池等の非水電解液を使用した密閉型電池が用いられ
ている。機器の小型化に対応して、円筒型電池に加え
て、小さな空間を有効に利用することができる角型の密
閉式電池がひろく用いられている。角型電池において
は、電池の一方の電極として作用する電池缶と絶縁性部
材によって隔離した電極端子が取り付けられている。 【０００３】図３に、角型の密閉型電池の一例を説明す
る図を示す。密閉型電池１は、ステンレス鋼、ニッケル
めっきを表面に施した軟鋼等からなる角筒状の金属容器
２（以下、電池缶とも称す）に、正極電極および負極電
極をセパレータを介して積層したものを巻回した電池要
素が収納されており、電池缶２の上端には、金属板３
に、外部絶縁板４Ａ、正極側の電極引出板５を、正極側
の電極導出ピン６によって一体化して構成したヘッダ７
を電池缶２の開口部に取り付けて封口したものであり、
ヘッダ７の一部には、電池の内部圧力の異常な上昇時に
圧力を開放するために他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部
８、電解液を注液し、電解液の注液後に封口する小孔９
が設けられており、小孔９から電解液を注入した後にス
テンレス鋼等の金属からなる部材を埋め込み、溶接して
封口している。 【０００４】図４は、ヘッダの一例を説明する図であ
り、図４（Ａ）は、断面図であり、図４（Ｂ）は、ヘッ
ダの分解斜視図であり、電極導出ピンのかしめ前の状態
を説明する図である。ステンレス鋼、ニッケルめっきを
施した軟鋼板等からなる金属板３に設けた貫通孔１０に
下部よりポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる内部絶
縁板４Ｂを取り付け、上部には外部絶縁板４Ａを載置し
て、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性の
良好な金属からなるつば部６Ａを有する電極導出ピン６
を内部絶縁板４Ｂに設けた孔を貫通させ、電極引出板５
を装着して、電極導出ピンのつば部６Ａと柱状部６Ｂの
先端を上下からかしめることによってヘッダ７が形成さ
れる。作製されたヘッダ７の電極導出ピン６のつば部６
Ａに、電池要素に接合し絶縁性部材１１で被覆された導
電タブ１２を接合した後に電池缶の開口部に嵌合させて
周囲をレーザー溶接を行って封口される。ヘッダの組立
時に電極導出ピン６はかしめによって押し潰されて、電
極引出板５の平面と接触し、電極導出ピンと正極引出板
５との間に導電接続が形成されるが、かしめによって押
し潰された正極導出ピンは膨らんで正極引出板の平板状
の表面および円筒状の壁面に均一に押し付けられるの
で、接触面では圧力が分散されて充分な接触が形成され
ないことがあった。電極導出ピン６と電極引出板５との
接触が不充分であると経時的に電極導出ピンと正極引出
板との間のインピーダンスが大きくなるという問題点が
あった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極導出ピ
ンをかしめて封止した電極封止構造を有する電池におい
て、絶縁性、気密性に優れ、電極導出ピンと電極引出板
との導電接触が良好で、経時的な変化が小さく信頼性が
高い密閉型電池を提供することを課題とするものであ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の課題は、電池缶
の極性と異種の極性の電極引出板を絶縁性部材を取り付
けて電極導出ピンを貫通させてかしめて固着したヘッダ
を有する密閉型電池において、電極引出板に設けた電極
導出ピンの貫通孔の周囲の電極引出板上には環状突起部
が形成された密閉型電池によって解決することができ
る。環状突起部の内壁面は、電極引出板の板状体部の貫
通孔の内壁面と同一の面、もしくは板状体部の貫通孔の
内壁面よりも内側に位置する前記の密閉型電池である。
環状突起部は、突起の先端ほど環の中心軸に垂直な面と
交わる断面積が小さい前記の密閉型電池である。環状突
起部は、貫通孔にバーリング加工を施して形成したもの
である前記の密閉型電池である。電極引出板は、表面に
めっきが施されたものである前記の密閉型電池である。
電極引出板は、表面に金めっきが施されたものである前
記の密閉型電池である。また、リチウムイオン電池であ
る前記の密閉型電池である。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明の密閉型電池は、電極導出
ピンをかしめて電極引出板を一体化し、電極引出端子部
を形成した密閉型電池において、電極導出ピンをかしめ
た際に電極引出板に設けた環状突起部の先端が、アルミ
ニウム製の電極導出ピンの表面に形成された酸化皮膜を
突き破るようにして接触する結果、良好な導電性を長期
にわたって維持可能であることを見いだしたものであ
る。また、電解液が付着して腐食が進行しやすい環境に
おいても良好な導電性の確保が可能であることを見いだ
したものである。 【０００８】そして、突起の先端部ほど環の中心軸に垂
直な面と環状突起部とが交わる断面積が小さなものとす
るとともに、環状突起部の内壁面が貫通孔の内壁面と同
一の面、もしくは板状体部の貫通孔の内壁面よりも内側
に位置するようにすることによって、電極導出ピンをか
しめた場合に電極導出ピンが膨らんで電極導出ピンの外
周部と環状突起部の内壁面とが密着接触性を高めること
ができる。また、電極導出ピンはかしめによって変形す
る際に、環状突起部の先端部を支点にして折れ曲がるた
めに、電極導出ピンと環状突起部との間の導電接触と密
着性が共に向上する。このような環状突起部は、電極引
出板の貫通孔にパンチを進出させて貫通孔に円筒状に立
ち上がり部を形成するバーリング加工によって形成する
ことができる。 【０００９】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図
である。図１（Ａ）は、密閉型電池の電極引出端子部分
を説明する断面図であり、図１（Ｂ）は、ヘッダ７の組
立前の各部材の説明する斜視図である。密閉型電池を形
成するヘッダ７の金属板３には、上下から外部絶縁板４
Ａ、内部絶縁板４Ｂを配置し、外部絶縁板４Ａの上部に
電極引出板５を設けて電極導出ピン６をかしめることに
よって封口して一体化したものである。電極導出ピン６
のつば部６Ａには、電池要素の電池電極に接合した絶縁
性部材１１で保護された導電タブ１２が接合されてい
る。また、電極引出板５には、電極導出ピンを貫通する
内壁面と同一の内壁面を有する環状突起部５Ａを有して
いる。環状突起部は、突起の先端ほど環の中心軸に垂直
な面と交わる断面積が小さく形成されている。電極導出
ピンがかしめによって変形すると、環状突起部５Ａの先
端部は電極導出ピンに食い込み、両者の間で電気的接続
と良好な密閉状態が形成される。 【００１０】以上の説明においては、ヘッダの金属板
と、電極導出ピンおよび電極引出板との間の絶縁性の確
保を外部絶縁板と内部絶縁板を配置することによって形
成することを記載したが、絶縁性部材を金属板に一体に
形成したものであっても良い。 【００１１】インサートモールド等によって絶縁性部材
がヘッダを構成する蓋体部分の金属板に一体に形成され
た場合には、絶縁性部材を複数の部材によって構成した
場合に比べて、厚みを薄くすることができるので、ヘッ
ダの小型化が可能となる。さらに、ヘッダの組立工程数
を減少することが可能となる。絶縁性部材としては、ポ
リプロピレン、あるいはテトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体（ＦＥＰ）等の熱可塑性フッ素樹脂等を挙げることが
できる。 【００１２】ヘッダの外面に位置する外部絶縁板４Ａの
上面に設ける電極引出板としては、ニッケル板、ニッケ
ルめっきを施した軟鋼板、銅板、洋白板等を用いること
ができる。また、これらの電極引出板としては、表面に
更にめっきを施したものが好ましい。めっきは、電極引
出板と電極導出ピンとの接触抵抗を低下させる効果と共
に、電極端子部に付着した電解液によって電極端子部の
化学的な腐食および接触電位差による電気化学的な溶出
および腐食を防止する点で有効である。電極引出板にめ
っきする金属としては、金等の貴金属、銀、錫等を挙げ
ることができるが、とくに耐食性が大きな金等の貴金属
を用いて行うことが好ましい。 【００１３】また、電極導出ピンとしては、アルミニウ
ムまたはその合金からなる金属素材を電極導出ピンの形
状に加工後に焼き鈍しを行ったものを用いることが好ま
しい。 電極導出ピンは焼き鈍しによって、かしめの際
の変形が均一となるとともに、また表面硬度が低下し、
表面のひび割れ等も生じにくくなったことによって絶縁
性部材との間の密閉性等が良好とものとなる。 【００１４】電極導出ピンは焼き鈍しによって一時的に
硬度が低下するが、かしめ加工によって加えられた衝撃
によって加工硬化が起こるので、かしめ後の電極導出ピ
ンは、焼き鈍し加工を行っていないものと同様の硬度を
示すので、封口特性の低下、あるいは電極導出ピンのか
しめ強度の低下が生じることはない。 【００１５】図２は、本発明の密閉型電池の電極引出板
を説明する図であり、図２（Ａ）は斜視図であり、図２
（Ｂ）は断面図である。電極引出板５には、貫通孔の壁
面に沿って環状突起部５Ａが設けられている。環状突起
部内壁面５Ｂは、板状体部の貫通孔内壁面５Ｃよりも内
側に位置するか同一面であることが好ましい。このよう
な形状とすることにより、環状突起部内壁面５Ｂにおい
て、かしめによって変形した電極導出ピンとの接触が良
好なものとなる。環状突起部５Ａは、貫通孔を形成した
板状体にパンチ等を用いて貫通孔の内壁面を筒状に立ち
上げるバーリング加工によって形成することができる。
環状突起部５Ａの高さは０．１５ｍｍないし０．２５ｍ
ｍとすることが好ましい。 【００１６】 【実施例】以下に実施例、比較例を示し本発明を説明す
る。 実施例１ 長辺が８ｍｍ、短辺が３．２ｍｍの長方形状のニッケル
めっき軟鋼板の中央に設けた直径１．９ｍｍの貫通孔に
外部絶縁板、および内部絶縁板を装着し、直径１．９ｍ
ｍの孔を中央に有し、孔の壁面はバーリング加工によっ
て板状体の表面から０．２ｍｍの高さを有し、頂点の外
径が２．０ｍｍの環状突起部を設けたニッケル板製の電
極引出板を載置して、直径１．８ｍｍの円柱状のアルミ
ニウム製の電極導出ピンを内部絶縁板側から貫通させ
て、電極導出ピンの上下からかしめてヘッダを製造し
た。高さ４７ｍｍ、幅３４ｍｍ、厚さ８ｍｍのニッケル
めっき軟鋼製の電池缶にリチウムイオン電池の電池要素
を収納し、ヘッダを溶接した後に、電解液注入口から電
解液を注液し、次いで電解液中液口を封口して密閉型電
池を製造した。作製した５０個の電池を以下の評価方法
によって評価を行い、不良個数を表１に示す。 【００１７】（評価方法） １．常温放置 ２５℃において２カ月間放置した後のインピーダンス増
加を測定し、インピーダンス増加が５５ｍΩ以下のもの
を良好とし、５５ｍΩよりも大きなものを不良とした。 ２．電解液付着 電極端子部に電解液を付着させたものを、２５℃におい
て２カ月間放置した後のインピーダンス増加を測定し、
インピーダンス増加が５５ｍΩ以下のものを良好とし、
５５ｍΩよりも大きなものを不良とした。 ３．高温高湿放置 電池に組み立てる前のヘッダの単体を、恒温恒湿槽にお
いて６０℃９０％ＲＨの条件で１週間放置した後に組み
立てた電池を２５℃において２カ月間放置した後のイン
ピーダンス増加を測定し、インピーダンス増加が５５ｍ
Ω以下のものを良好とし、５５ｍΩよりも大きなものを
不良とした。 ４．電解液付着高温高湿放置 電池に組み立てる前のヘッダの単体を、電解液に１２時
間浸漬した後に、洗浄後恒温恒湿槽において６０℃９０
％ＲＨの条件で１週間放置した後に組み立てた電池を２
５℃において２カ月間放置した後のインピーダンス増加
を測定し、インピーダンス増加が５５ｍΩ以下のものを
良好とし、５５ｍΩよりも大きなものを不良とした。 【００１８】実施例２ 電極引出板に金めっきを施した点を除いて実施例１と同
様に作製した電池を実施例１に記載の評価方法によって
評価を行いその結果を表１に示す。 【００１９】比較例１ 環状突起を設けなかった点を除いて実施例１と同様に電
池を作製し、実施例１に記載の評価方法によって電池の
特性の評価を行い、その結果を表１に示す。 【００２０】 【表１】 インピーダンス増加 常温放置 電解液付着 高温高湿放置 電解液付着 常温放置 高温高湿放置 実施例１ ０ ０ ０ ０ 実施例２ ０ ０ ０ ０ 比較例１ ０ ０ ０ ２０ 【００２１】 【発明の効果】本発明の密閉型電池は、電極導出ピンを
かしめて電極引出板と導電接続を形成して作製した外部
接続端子として、電極引出板の貫通孔の部分に環状突起
部が形成されているものを用いたので、電極導出ピンと
電極引出板との間で強く接触しているので、電極導出ピ
ンと電極引出板との間の接触抵抗の経時変化を防止する
ことができる。また電極端子部に電解質が存在した場合
にも、電極導出ピンおよび電極引出板の腐食等が進行し
ないので、電気的特性に優れ、信頼性の高い密閉型電池
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図であ
る。 【図２】図２に、角型電池の一例を説明する図を示す。 【図３】図３は、ヘッダの一例を説明する図である。 【符号の説明】 １…密閉型電池、２…金属容器、３…金属板、４Ａ…外
部絶縁板、４Ｂ…内部絶縁板、５…電極引出板、５Ａ…
環状突起部、５Ｂ…突起部内壁面、５Ｃ…貫通孔内壁
面、６…電極導出ピン、６Ａ…つば部７…ヘッダ、８…
薄肉部、９…小孔、１０…貫通孔、１１…絶縁性部材、
１２…導電タブ

─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１３年８月３日（２００１．８．３） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】図面の簡単な説明 【補正方法】変更 【補正内容】 【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図であ
る。 【図２】図２は、本発明の密閉型電池の電極引出板を説
明する図である。 【図３】図３は、角型電池の一例を説明する図を示す。 【図３】図４は、ヘッダの一例を説明する図である。 【符号の説明】 １…密閉型電池、２…金属容器、３…金属板、４Ａ…外
部絶縁板、４Ｂ…内部絶縁板、５…電極引出板、５Ａ…
環状突起部、５Ｂ…突起部内壁面、５Ｃ…貫通孔内壁
面、６…電極導出ピン、６Ａ…つば部７…ヘッダ、８…
薄肉部、９…小孔、１０…貫通孔、１１…絶縁性部材、
１２…導電タブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA04 EE04 FF04 5H022 AA00 BB03 CC02 CC08 CC13 EE01

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電池缶の極性と異種の極性の電極引出板
   を絶縁性部材を取り付けて電極導出ピンを貫通させてか
   しめて固着したヘッダを有する密閉型電池において、電
   極引出板に設けた電極導出ピンの貫通孔の周囲の電極引
   出板上には環状突起部が形成されたことを特徴とする密
   閉型電池。