JP2003077427A

JP2003077427A - 電池

Info

Publication number: JP2003077427A
Application number: JP2001263312A
Authority: JP
Inventors: Seiji Ioka; 誠二井岡; Hiroichi Ishida; 博一石田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】リードを引き回すことなく、安定した電圧を
供給することができる小型で、軽量で、かつ高い信頼性
を有する安価な電池を提供する。【解決手段】導電性筒部１ａと導電性筒部に接合され
た導電性蓋部１ｂとから構成される外装部材１と、外装
部材に収納され、正極端子２４および負極端子２５を有
する電極コア１０とを備え、正極端子が外装部材に内側
から導通され、導電性蓋部に、その導電性蓋部の箇所と
導通する正極４と、外装部材と絶縁され、負極端子と導
通する負極５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池に関し、より具
体的にはノイズ等を拾うことのない簡単な構造の電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の電池を示す斜視図であ
る。図７において、電極コアは外装部材１０１内の密封
空間に収納されており、外部からは見えない。外装部材
１０１は、筒部１０１ａと蓋１０１ｂと、これら筒部と
蓋とを接続する溶接部１０１ｃとから構成されている。
筒部は、金属板、たとえばアルミ板または鉄鈑を一体成
形加工により形成する。図７では、四角形の筒部となっ
ているが、円形などでもよく形状は限定されない。従来
の電池では、端子基板１０３上に、正極１０４と、負極
１０５とが設けられている。この端子基板には、温度補
償回路やサージ電圧対処回路など各種の保護回路が配置
されている。

【０００３】まず、図７において正極１０４の経路を追
うと、外装部材の筒部１０１ａの底部（影になって見え
ない）にリード１０２が溶接されており、外装部材筒部
１０１ａを覆って配置された絶縁シート１０８上を蓋部
側に引き回される。この絶縁シート上のリード１０２
に、温度補償のPTC(Positive Thermal Coefficient)等
の保護手段１０９が挿入される。リード１０２の先は端
子基板に接続され、端子基板に内蔵された基板回路を経
て正極１０４に至る。

【０００４】一方、負極のほうは、外装部材の蓋１０１
ｂに設けられた負極板１０７に溶接部１０６で溶接され
たリードが端子基板１０３に接続され、端子基板内の基
板回路を経て負極１０５に至っている。上記したよう
に、端子基板内の基板回路には、サージ電圧対策などの
保護回路が接続されている。外装部材に設けられた正極
板と負極板とは、筒底部と蓋１０１ｂという相対向する
２つの面に分けられて設けられている。これら正極板と
負極板とから１つの端子基板上の正極と負極とにそれぞ
れ接続する必要があるために、一方の極のリードを長く
引き回さざるをえなくなる。

【０００５】上記の構成の電池を用いることにより、サ
ージ電圧等にも安定な小型の電池を得ることができ、た
とえば携帯電話機の電源に用いることができる。

【０００６】図７に示す電池が上記の構造を採るに至っ
た理由は、その製造方法を知ることによって明らかにな
る。次に、上記電池の製造方法について説明する。

【０００７】図８は、渦巻き状に巻かれた電極コアの斜
視図である。この電極コア１２０は、電池コアと呼ばれ
ることがある。図９は、渦巻き状電極コアの展開図であ
り、もともとは帯状に形成されていることが分かる。帯
状の電極コアでは、図８のＡ部拡大図である図１０に示
すように、帯状セパレータ１１８を挟んで帯状の正極１
１４と帯状の負極１１５とが帯状セパレータ１１８に接
着されている。図９において、帯状の正極には正極端子
１２４が、また帯状の負極には負極端子１２５がそれぞ
れ接続され、不都合な箇所との導通を防止するために絶
縁テープ１３８により覆われている。

【０００８】図１１は、図８に示す渦巻き状の電極コア
をプレス等により押して形を整えた扁平形状の電極コア
を示す斜視図である。上記扁平に巻かれた電極コア１２
０を、図１２に示す筒部１０１ａに挿入する。このと
き、外装部材の筒部１０１ａの底部に正極端子１２４が
接触するように正極端子を下方にして、かつ折り曲げた
状態で挿入する。この後、図１３に示すように、筒の底
部に上記正極端子の曲げた部分を重ね、その上にスポッ
ト溶接の電極１４１を当てて底部に正極端子をスポット
溶接して溶接部１２４ａを形成する。図１３において、
スポット溶接の電極１４１は、巻かれて扁平にされた電
極コア１２０の隙間から容易に挿入でき、上記のスポッ
ト溶接を簡単に行なうことができる。

【０００９】この後、筒１０１ａに蓋１０１ｂを嵌め込
む際に、電極コアから突き出る負極端子１２５と、蓋か
ら下方に突き出る負極リード１３５とをスポット溶接す
る(図１４）。蓋には、蓋と絶縁状態の負極板１０７が
設けられている。この負極板１０７には電解液を注入す
るために、孔１０７ａが開けられている。

【００１０】この後、蓋の縁と筒部の開口縁とがレーザ
溶接される。レーザ溶接部は、外装部材の筒部１０１ａ
と蓋部１０１ｂとの縁どうしが全周にわたってレーザ溶
接によって形成される。この後、孔１０７ａを塞ぐよう
に負極板１０７の上に負極キャップを配置して、スポッ
ト溶接によって、負極キャップを負極板１０７に接合す
る。

【００１１】上記の段階を経て、従来の電池は製造され
ていた。上記図７〜図１４までの製造工程から、一方の
極板を筒底部に設け、他方の極板を蓋部に設ける理由が
分かる。すなわち、図７の電池は、従来の製造方法を用
いた場合に非常に製造しやすい構造を有していた。これ
らの電池は、安定した小型電源として携帯電話機等に用
いられてきた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電池では、端子基板１０３を用いるため、図７に示すよ
うに、負極側に端子基板を配置する場合、筒底部の正極
板からリード１０２により負極側まで引き回す必要があ
った。また、逆に、端子基板を正極側に配置する場合に
は、負極側は蓋部からリードを引き回す必要があった。

【００１３】このため、引き回しのリードが長くなり、
リードからノイズを拾う現象が問題とされるようになっ
た。これは、各携帯電話の割り当て周波数帯が狭く密に
なり、小さな電圧変動も望ましくない段階に入ったこと
にも原因がある。たとえば、携帯電話機等に用いる場
合、３．７Ｖ程度で安定した電位を維持することが望ま
しいが、上記のノイズを拾うために３．０Ｖ〜４．７Ｖ
の範囲に電位がふらつく問題を生じる。

【００１４】また、上記従来の電池では端子基板を用い
るために、端子基板それ自体に加えて端子基板の取り付
け部材が必要となる。このため、部品点数が増大し、か
つ軽量化、小型化に大きな妨げとなる。

【００１５】そこで、本発明は、引き回しリードを用い
ずに、したがって引き回しリードからノイズ等を拾うこ
となく、安定した電圧を供給することができる軽量で安
価な高信頼性の小型電池を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電池は、導電性
筒部と導電性筒部に接合された導電性蓋部とから構成さ
れる外装部材と、外装部材に収納され、第１の電極端子
および第２の電極端子を有する電極コアとを備える。こ
の電池では、第１の電極端子が外装部材に内側から導通
され、導電性蓋部に、その導電性蓋部の箇所と導通する
第１の極と、外装部材と絶縁され、第２の電極端子と導
通する第２の極とを備える（請求項１）。

【００１７】この構成により、リードを引き回すことな
く、正極と負極とを外装部材の蓋部に設けることができ
る。このため、正極および負極に導通する線がノイズを
拾うことが大幅に抑制されるので、非常に安定した電位
を供給することができる。また、端子基板を用いること
なく、蓋部に正極と負極とを設けるので、端子基板その
ものおよび端子基板の固定部材を用いる必要がない。こ
の結果、部品点数を減らし、軽量化、小型化および低コ
スト化を実現し、かつ高信頼性を確保することができ
る。

【００１８】上記本発明の電池は、第１の極を、導電性
蓋部の上に接して位置する導電板および導電性蓋部その
もののうちのいずれかとすることができる（請求項
２）。

【００１９】この構成により、電池の構造をさらに簡単
化して、部品点数の減少、製造コスト低減をはかること
ができる。

【００２０】上記本発明の電池では、第１の極が導通さ
れる導電性蓋部の箇所と、その第１の極との間に、保護
素子を備えることができる（請求項３）。

【００２１】この構成により、保護素子を組み込んだ端
子基板を備えなくても、サージ電圧対処回路やＰＴＣ(P
ositive Thermal Coefficient)などの温度補償回路を配
置して、サージ電圧耐性や温度補償を得ることができ
る。

【００２２】上記本発明の電池では、導電性蓋部に、当
該導電性蓋部と絶縁された第２の極板を備え、その第２
の極板と第２の電極端子とが、またその第２の極板と第
２の極とが、それぞれ外装部材と絶縁された状態で導通
されることができる（請求項４）。

【００２３】この構成により、第２の極板を第２の電極
端子と第２の極との中継点に用いて、第２の極を容易に
導電性蓋部に形成することができる。この第２の極板
は、他の部材、たとえば内側第２極板などと組み合わせ
て両者を導通させて配置することが望ましい。このよう
な組み合わせにより、組み合わせた部材が導電性蓋部を
貫通するので、外装部材の内部に収容された電極パック
の電極端子と第２の電極板とを容易に導通させることが
できる。

【００２４】上記本発明の電池では、第２の極板と第２
の極との間に、保護素子を備えることができる（請求項
５）。

【００２５】この構成により、導電性蓋部の第２の極の
側にもサージ電圧対処回路やＰＴＣなどの温度補償回路
を配置して、サージ電圧耐性や温度補償を向上させるこ
とができる。

【００２６】上記本発明の電池では、第２の極板の部分
に、外装部材の内部の圧力に対する安全弁が設けられる
ことができる（請求項６）。

【００２７】通常、外装部材内部には、電池反応などに
よって５気圧〜１０気圧程度の圧力が発生する。この圧
力に対する安全弁を設けないと、弱い部分などから何か
の拍子に高圧流体が噴出する可能性がある。このため、
ある程度、圧力が上昇したときに流体を逃がす仕組みが
必要である。上記安全弁は、このような作用を分担する
ので、電池の安全性を向上させることができる。

【００２８】上記本発明の電池では、第１の極および第
２の極に該当する箇所に孔が開き、外装部材を覆うケー
スをさらに備えることができる（請求項７）。

【００２９】この構成により、保護素子やその接続部を
露出させることなく、ケースによって保護した電池を得
ることができる。このため、電池の接続部から外部の導
電性部材に接続し漏電などを生じることを防止すること
ができる。なお、上記のケースの少なくとも外装部材に
接する内側は、絶縁材で形成されていることが望まし
い。

【００３０】上記本発明の電池では、外装部材が、アル
ミおよび鉄のいずれかから形成されることができる（請
求項８）。

【００３１】アルミ板および鉄板（鋼鈑）は、深絞り加
工性および溶接性に優れ、また電気伝導性にも非常に優
れている。また、安価で、容易に入手することができ
る。このため、外装部材の筒部の深絞り加工、および筒
部と蓋部との溶接を容易に行なうことができる。また、
電極コアの第１の電極端子を筒部底面に接合し、第１の
極を蓋部の箇所に接合し導通させても、さしたる電位低
下を生じない。このため、第１および第２の極の間に所
定の電圧を容易に形成することができる。

【００３２】上記のうち、アルミを用いた場合には、第
１の電極端子を正極端子とし、第２の電極端子を負極端
子とする。このため、外装部材は正極の電位となる。

【００３３】一方、鉄を用いた場合には、第１の電極端
子を負極端子とし、第２の電極端子を正極端子とする。
このため、外装部材は負極の電位となる。

【００３４】上記本発明の電池では、電極コアをリチウ
ム電池の電極コアとすることができる（請求項９）。

【００３５】この構成により、電池容量の大きいリチウ
ム電池を、安価にかつ軽量化、小型化して電池として構
成することが可能となる。このリチウム電池の場合、保
護素子の必要度が高い電池がおおいので、保護素子を配
置した電池がとくに望ましい。

【００３６】上記本発明の電池では、電極コアをポリマ
電池の電極コアとすることができる（請求項１０）。

【００３７】この構成により、軽量で安価なポリマ電池
を、さらに安価にかつ軽量化し、また小型化して電池と
して構成することが可能となる。このポリマ電池では、
温度変化やサージ耐圧性が比較的高いので、保護素子を
とくに配置した電池とすると、さらに安価とすることが
できる。もちろん、保護素子を配置して温度補償やサー
ジ耐圧性をさらに向上してもよい。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて、本発明の実施
の形態について説明する。

【００３９】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における電池１０を示す斜視図である。外装部材
１は、角状の筒部１ａと、蓋部１ｂと、これらをレーザ
溶接した溶接部１ｃとから構成される。この外装部材
は、アルミ板から形成される。アルミ板の変わりに鉄板
（鋼鈑）を用いることもできる。これらの金属板は所定
の金型を用いて深絞りプレス加工されることにより形成
される。

【００４０】筒部の底面では、外装部材の内部に収容さ
れている電池の正極端子が筒部内面にスポット溶接され
て連結されている。正極端子の溶接箇所は筒部内側の底
面でもよいし、側面でもよい。筒部１ａと蓋部１ｂと
は、ほぼ同じ電位であり、正極電位となっている。図１
において、正極４には、蓋部の所定部分がそのまま用い
られる。

【００４１】また、蓋と絶縁された負極板１７が、蓋の
他方の端に設けられ、この負極板１７を中継点として、
外装部材に収容されている電極コアの負極端子が負極板
に接続され、導通が確保されている。図１において、負
極５と負極板１７との間に保護素子７が配置されてい
る。すなわち、保護素子７の一方の端部は負極板と溶接
部６で接続され、他方の端部は負極５となっている。ま
た、保護素子７およびその接続部が蓋部と導通しないよ
うに、絶縁テープ８が保護素子の下に配置されている。
この保護素子として、サージ電圧対処回路やＰＴＣ等が
配置される。このような保護素子は、リチウムイオン電
池を用いる場合にとくに重要である。また、上記の絶縁
テープには両面テープ等を用いることができる。

【００４２】図２は、図１に示す電池の分解斜視図であ
る。負極板１７から出ているリード３５は、電極コア２
０の負極端子２５とスポット溶接されている。負極板１
７と保護素子７の端子とはスポット溶接部６を形成して
導通が確保され、保護素子７の他の端子は負極５とされ
る。上記したように、負極板１７は絶縁部材によって蓋
部１ｂと絶縁され、負極板１７から負極５にいたる間
も、蓋部を覆う絶縁テープ８によって絶縁されている。
蓋部１ｂは絶縁部材３８や金属板の蓋板３９などから構
成されており、前記負極板１７が蓋板３９と絶縁を維持
することができる構造となっている。なお、本説明で
は、正極など極が設けられる蓋部と記すとき、ミクロ的
には蓋板に極が設けられていることを指すが、通常とく
に蓋板と蓋部を区別しない。

【００４３】また、リード３５と負極端子２５とはスポ
ット溶接された状態で、蓋部１ｂは筒部１ａに嵌め込ま
れており、蓋板の縁と筒部の縁とが全周にわたってレー
ザ溶接され、密封空間が形成されている。

【００４４】本発明の電池では、正極４は蓋部表面に形
成されている。正極は蓋板そのものの部分でもよいし、
板状導電板を蓋板に接合したものでもよい。外装部材内
部の密封空間に収納されている電極コア２０の正極端子
２４は、アルミ製の筒部１ａと内側においてスポット溶
接され、溶接部２４ａを形成している。したがって、正
極端子２４は、筒部１ａと導通し、さらに上記のレーザ
溶接によって導通が確保されている蓋部１ｂにも導通し
ている。蓋部そのものまたは蓋部に接して設けられた正
極４は、当然、正極端子２４と導通が確保されている。

【００４５】図２に示すように、負極板１７には、安全
弁３３が設けられている。外装部材で囲まれた密閉空間
には電解液が注入されており、電池反応の進行にともな
いガス等が発生し、５気圧〜１０気圧の高圧が発生す
る。安全弁３３を設けていないと、意図しない弱い箇所
から高圧流体が噴出する可能性がある。安全弁は、上記
高圧に達する前に、ガスを逃がすことにより上記の危険
性を排除することができる。

【００４６】図３は、蓋部の構造を示す図である。アル
ミ製の蓋３９は、その蓋よりもやや小さい平面サイズの
絶縁部材３８の上に配置されている。絶縁部材３８に
は、蓋３９がその絶縁部材に対して相対的に移動しない
ように、蓋に設けた孔３９ａの内縁に接するガイド突起
３８ａを有している。そのガイド突起に囲まれた内側
に、負極板１７を収納する収納部が設けてある。また、
絶縁部材の裏面には、同様に内側負極３７を収納する収
納部が設けてある。

【００４７】銅製の負極板１７は、絶縁部材３８に取り
付けられた蓋３９の上方から、絶縁部材の収納部に嵌め
込まれる。また、ニッケル製の内側負極が、絶縁部材３
８の下方から絶縁部材の収納部に嵌め込まれる。このと
き、負極板１７の突起１７ａが、絶縁部材３８の孔３８
ｂを通って、内側負極３７の孔３７ａに嵌め込まれる。
これらの収納部はガイド突起３９ａの内側に位置するの
で、負極板１７および内側負極３７が、蓋３９に接触す
ることはない。このため、負極板１７は電極コアの負極
端子２５と導通を確保した上で、蓋３９と絶縁を保つこ
とができる。

【００４８】図４は、図１に示した電池の製造におい
て、蓋部１ｂを筒部１ａに嵌め合わせて、縁を全周レー
ザ溶接した段階の斜視図である。上記レーザ溶接の後、
負極板の孔１７ｂから、電池反応に与る電解液を注入す
る。

【００４９】この後、図５に示すように、安全弁３３と
防水キャップ４５とを備えた負極キャップ４７を、孔１
７ｂを塞ぐように配置して負極板とスポット溶接する。
これまでの説明および以後の説明では、負極キャップの
板状部分と負極板とは区別せず、単に負極板と述べてい
る。

【００５０】上記の電池は、リードを引き回さないの
で、ノイズを拾うことがない。このため、安定した電圧
を供給することができる。また、端子基板を用いずに保
護素子を配置するので、部品点数を減らし、軽量化、小
型化さらに低コスト化した上で、信頼性が高く耐久性に
優れた電源として携帯電話機等に用いることができる。

【００５１】（実施の形態２）図６は、本発明の実施の
形態２における電池を示す斜視図である。この電池は、
図１に示す電池を成形品の絶縁ケースで覆ったものであ
る。この絶縁ケースには、正極４および負極５が露出す
るように、対応箇所に孔１１ａ，１１ｂが開けてある。
このケースは、絶縁性の樹脂を用いて成形加工により製
造することができる。ただし、ケース全体が絶縁性の材
料で製造されている必要はない。しかし、少なくとも外
装部材に接するケースの内側は絶縁材で形成されている
ことが望ましい。

【００５２】上記の絶縁ケースを用いることにより、負
極板から保護素子を経て負極５にいたる経路に導電物が
接触して漏電することを防止することができる。また外
装部材に導電物が接触して漏電等を生じることも防止す
ることができる。また、所定の弾性のある材料で形成す
ることにより、落下時の緩衝材としても作用し、電池本
体を保護することができる。

【００５３】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、上記に開示された本発明の実施の
形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら
発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特
許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求
の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変
更を含むものである。

【００５４】

【発明の効果】本発明の電池を用いることにより、引き
回しリードを用いずに、安定した電圧を供給することが
できる、軽量で安価な高信頼性の小型電池を提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における電池を示す斜
視図である。

【図２】図１の電池の模式的分解斜視図である。

【図３】図１の電池の蓋部の構造を示す分解斜視図で
ある。

【図４】図１の電池の製造工程を説明する図である。

【図５】図１の電池の製造工程を説明する図である。

【図６】本発明の実施の形態２における電池を示す斜
視図である。

【図７】従来の電池を示す斜視図である。

【図８】従来の電池の電極コアを示す図である。

【図９】図８の電極コアの展開図である。

【図１０】図８の電極コアのＡ部拡大図である。

【図１１】図８の電極コアを押して扁平にした状態を
示す図である。

【図１２】図７の電池の外装部材の筒部を示す図であ
る。

【図１３】図１１の電極コアを図１２の筒部に装入
し、正極端子を筒部にスポット溶接した段階の斜視図で
ある。

【図１４】図７の電池の製造工程において、外装部材
の蓋部を筒部に嵌め合わせようとしている状態を示す図
である。

【符号の説明】

１外装部材、１ａ筒部、１ｂ蓋部、１ｃ溶接
部、４正極、５負極、６溶接部、７保護素子、
８絶縁テープ、１０電池、１１絶縁ケース、１１
ａ，１１ｂ絶縁ケース孔、１７負極板、１７ａ負
極板突起、１７ｂ負極板孔、２４正極端子、２４ａ
溶接部、２５負極端子、３３安全弁、３５リー
ド、３７内側負極板、３７ａ内側負極板孔、３８
絶縁部材、３８ａガイド突起、３８ｂ絶縁部材孔、
３９蓋板、３９ａ蓋板孔、４５防水キャップ、４７
負極キャップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 ＺＦターム(参考） 5H011 AA03 AA07 AA09 CC06 DD03 DD07 DD13 5H012 AA01 AA07 BB02 BB03 BB11 DD02 5H022 AA09 AA18 BB01 BB02 BB03 BB17 CC02 CC03 CC12 CC19 KK01 KK03 5H029 AJ14 BJ02 BJ14 BJ27 CJ03 CJ04 CJ05 CJ07 DJ02 DJ05 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性筒部と前記導電性筒部に接合され
た導電性蓋部とから構成される外装部材と、前記外装部
材に収納され、第１の電極端子および第２の電極端子を
有する電極コアとを備え、前記第１の電極端子と前記外装部材とが導通し、前記導電性蓋部において、その導電性蓋部の箇所と導通
する第１の極と、前記外装部材と絶縁され、前記第２の
電極端子と導通する第２の極とを備える、電池。
【請求項２】前記第１の極が、前記導電性蓋部の上に
接して位置する導電板および前記導電性蓋部そのものの
うちのいずれかである、請求項１に記載の電池。
【請求項３】前記第１の極が導通される導電性蓋部の
箇所と、その第１の極との間に、保護素子を備える、請
求項１または２に記載の電池。
【請求項４】前記導電性蓋部には、当該導電性蓋部と
絶縁された第２の極板を備え、その第２の極板と前記第
２の電極端子とが、またその第２の極板と前記第２の極
とが、それぞれ前記外装部材と絶縁された状態で導通さ
れている、請求項１〜３のいずれかに記載の電池。
【請求項５】前記第２の極板と前記第２の極との間
に、保護素子を備える、請求項４に記載の電池。
【請求項６】前記第２の極板の部分に、前記外装部材
の内部の圧力に対する安全弁が設けられている、請求項
４または５に記載の電池。
【請求項７】前記第１の極および第２の極に該当する
箇所に孔が開き、前記外装部材を覆うケースをさらに備
える、請求項１〜６のいずれかに記載の電池。
【請求項８】前記外装部材が、アルミおよび鉄のいず
れかから形成される、請求項１〜７のいずれかに記載の
電池。
【請求項９】前記電極コアがリチウム電池の電極コア
である、請求項１〜８のいずれかに記載の電池。
【請求項１０】前記電極コアがポリマ電池の電極コア
である、請求項１〜８のいずれかに記載の電池。