JP2003229118A

JP2003229118A - 電池の注液口封止構造

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Publication number: JP2003229118A
Application number: JP2002024254A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Uemoto; 誠一上本; Tatsuya Hashimoto; 達也橋本; Takafumi Fujii; 隆文藤井; Kenji Kimura; 健治木村; Hironori Yukisada; 弘式行定; Masatomo Hase; 昌朋長谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP4298950B2

Abstract

(57)【要約】【課題】注液口を少ない加工工数にて高い信頼性をも
って封止できる電池の注液口封止構造を提供する。【解決手段】極板群３を収容した外装ケース２の開口
部が蓋体４で密閉されるとともにその蓋体４に外装ケー
ス２内に電解液を注入する注液口９が形成され、注液口
９が封止手段１０にて封止されている電池１において、
封止手段１０を、注液口９の周囲外面に係合する係合鍔
１９と注液口９に挿入される袋状突部２０とを有し、そ
の袋状突部２０が注液口９の周囲内面に係合するように
塑性変形させたリベット本体１７からなる封止部材にて
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池の注液口封止構
造に関し、特に電池の外装ケースの開口部を蓋体で密閉
した後、蓋体に形成された注液口から電解液を注入して
注液口を封止する場合に好適に適用できる注液口封止構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】極板群が収容された外装ケースの開口部
を蓋体で密閉し、その蓋体に形成された注液口から電解
液を注入した後、注液口を封止手段にて封止して成る密
閉式電池は、例えば特開平１２−２６８８１１号公報に
開示されているように従来から知られている。

【０００３】この種の密閉式電池における注液口の封止
手段としては、単純に注液口に封止栓を嵌め込んでレー
ザ溶接する方法もあるが、その場合注液口の縁に付着し
た電解液によって溶接不良が生じるという問題があるた
め、図６に示すように、外装ケース３１の開口部を密閉
する蓋体３２に形成された注液口３３の周囲外面に注液
口３３より大径の座ぐり凹部３４を形成し、封止栓３５
に座ぐり凹部に嵌まり込む鍔部３６を設け、座ぐり凹部
３４と鍔部３６の外周縁をレーザ溶接するものが開示さ
れている。

【０００４】また、図６のような構成でも、溶接不良に
よる電解液のリークが発生する恐れがあるため、図７に
示すように、座ぐり凹部３４に嵌まり込む鍔部３８を有
する弾性体からなる封止栓３７を注液口３３に嵌着する
とともに、その封止栓３７を大型の押え板３９にて上方
から押圧し、この押え板３９の外周縁を蓋体３２にレー
ザ溶接するものが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の封止手段の構成では、レーザ溶接にて封止するよう
にしているが、図６の構成ではレーザ溶接における溶接
品質のばらつきによって溶接部に亀裂が入ることがあっ
て、電解液のリーク防止の信頼性に問題があり、図７の
構成では電解液のリーク防止に対する信頼性は高めるこ
とができるが、部品点数が多くなるとともに、レーザ溶
接に時間がかかって加工工数が増加し、コスト高になる
という問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、注液
口を少ない加工工数にて高い信頼性をもって封止できる
電池の注液口封止構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電池の注液口封
止構造は、極板群を収容した外装ケースの開口部が蓋体
で密閉されるとともにその蓋体に外装ケース内に電解液
を注入する注液口が形成され、注液口が封止手段にて封
止されている電池において、封止手段を、注液口の周囲
外面に係合する係合鍔と注液口に挿入される袋状突部と
を有し、その袋状突部が注液口の周囲内面に係合するよ
うに塑性変形された封止部材にて構成したものであり、
注液口を封止する際には、封止部材の袋状突部を注液口
内に挿入してその挿入部を塑性変形させて注液口の周囲
内面に係合させることで封止でき、少ない加工工数にて
高い信頼性をもって封止することができる。

【０００８】また、係合鍔と注液口の周囲外面との間に
シール材を介装することにより、一層信頼性の高い封止
状態を得ることができる。

【０００９】また、封止部材として、ブラインドリベッ
トを用いることにより、極めて簡単な一工程で信頼性の
高い封止を実現することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電池の注液口封止
構造を適用したリチウムイオン電池の一実施形態につい
て、図１〜図５を参照して説明する。

【００１１】図１において、１は単電池から成る電池
で、外装ケース２内に極板群３を電解液とともに収容
し、蓋体４にて封止して構成されている。外装ケース２
は、耐電解液性を有するニッケル板から成る有底円筒状
の深絞り成形品にて構成されている。

【００１２】極板群３は、正極板と負極板をセパレータ
を介して巻回して構成され、その上側の端面には正極板
の芯材が、下側の端面には負極板の芯材がそれぞれ露出
されている。正極板は、アルミ箔からなる芯材の両面に
正極活物質と結着剤を含む正極材料を塗着して構成され
ており、その正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ₂、Ｌｉ
Ｍｎ₂Ｏ₄、ＬｉＮｉＯ₂などが用いられる。負極板
は、銅箔からなる芯材の両面に負極活物質と結着剤を含
む負極材料を塗着して構成されており、その負極活物質
としては、グラファイト、石油コークス類、炭素繊維な
どの炭素質材料などが用いられる。なお、図示例では円
筒形の外装ケース２に巻回した極板群３を収容した例を
示したが、直方体状の外装ケースに平板状の正極板と負
極板をセパレータを介して積層した極板群を収容しても
よい。

【００１３】電解液としては、溶質として６フッ化リン
酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣ
ｌＯ₄）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）などのリ
チウム塩、溶媒としてエチレンカーボネイト（ＥＣ）、
プロピレンカーボネイト（ＰＣ）、ジエチレンカーボネ
イト（ＤＥＣ）、エチレンメチルカーボネイト（ＥＭ
Ｃ）などの非水溶媒などを用い、この溶媒に溶質を溶解
したものを使用する。

【００１４】極板群３の下側の端面に露出している負極
芯材には負極集電板５が予め溶接にて接合され、その状
態で極板群３を外装ケース２内に収容した後、極板群３
の中心部を貫通する中空部３ａを通して負極集電板５の
中央部と外装ケース２の底面中央部とが抵抗溶接されて
いる。極板群３の端面に露出している負極芯材と負極集
電板５とは、負極集電板５の周方向複数箇所で半径方向
にレーザビーム溶接を行って溶接されている。

【００１５】蓋体４は、図１及び図２に示すように、有
底小径筒部６と段部７と大径接続筒部８を有する段付き
椀状のプレス成形品にて構成されている。この蓋体４の
底面の中心部には電解液を注入する注液口９が形成さ
れ、封止手段１０にて封止されている。また、注液口９
の周囲には断面Ｖ字状の切り込み１１が環状に形成さ
れ、この切り込み１１にて内部圧力の上昇に応じて内部
ガスの放出を行う防爆手段が構成されている。また、蓋
体４の底面には外装ケース２内側に突出するとともに半
径方向に延びる突部４ａが周方向複数箇所（図示例では
４箇所）に形成されている。

【００１６】蓋体４の大径接続筒部８は外装ケース２の
底部が丁度挿入嵌入される径に形成され、外装ケース２
の底部外周が段部７上に当接されて保持されるように構
成されている。蓋体４の有底小径筒部６は、電気絶縁性
とシール性を有するガスケット１２を外装ケース２の開
口部にその端縁と内周面に係合させて配置した状態で、
外装ケース２の開口部内に挿入嵌合可能な径に形成さ
れ、段部７の外面がガスケット１２の上端面との間に若
干の隙間が生じるか、ほぼ係合した状態で、その底面の
突部４ａが極板群３の上側端面に露出している正極芯材
に密着するように構成されている。そして、蓋体４の突
部４ａを極板群３の上側端面の正極芯材に密着させた状
態で蓋体４の上方からレーザビーム溶接等にて溶接され
ている。

【００１７】また、外装ケース２の開口部と蓋体の有底
小径筒部６がガスケット１２を介して嵌合している部分
に、外装ケース２の外面側から適当な治具を用いて固定
溝１３が絞り加工にて形成され、この固定溝１３にてガ
スケット１２を介して外装ケース２と蓋体４が相互に一
体固定されている。

【００１８】なお、蓋体４は、外装ケース２内に臨む一
面が正極板の芯材と同様に耐電解腐食性のアルミまたは
アルミ合金板から成り、他面が耐電解液性を有するニッ
ケルまたはステンレス板から成り、これらを冷間圧接に
て貼り合わせたクラッド材にて構成されている。

【００１９】また、蓋体４には、有底小径筒部６の固定
溝１３より上部位置から段部７を介して大径接続筒部８
の下部にわたる長さのガス抜き穴１５が、周方向複数箇
所（図示例では４箇所）に形成され、防爆手段１１が作
動して電池１内のガスが放出された時に外部に放出する
ように構成されている。

【００２０】また、本実施形態の封止手段１０には、図
３（ａ）、（ｂ）に示すように、封止部材としてのリベ
ット本体１７と操作ロッド１８とからなるブラインドリ
ベット１６が用いられ、そのリベット本体１７にて蓋体
４の注液口９が封止されている。ブラインドリベット１
６のリベット本体１７は、注液口９の周囲外面に係合す
る係合鍔１９と注液口９を貫通して外装ケース２内に挿
入される袋状突部２０とを有し、袋状突部２０の内部空
間の底部は大径に形成されている。操作ロッド１８は先
端部が袋状突部２０内に挿入配置されるとともに先端に
袋状突部２０の大径の内底部を満たす膨大部２１が形成
されている。

【００２１】注液口９をブラインドリベット１６にて封
止する際には、図３（ａ）に示すように、リベット本体
１７の袋状突部２０を注液口９に挿入して係合鍔１９を
注液口９の周囲の蓋体４の外面に押し付けて密着係合さ
せ、その状態で白抜き矢印の如く操作ロッド１８を強力
に引上げることにより、図３（ｂ）に示すように、操作
ロッド１８の先端の膨大部２１にて袋状突部２０が径方
向外方に押し広げられながら蓋体４の内面に圧接するよ
うに塑性変形され、袋状突部２０が注液口９の周囲内面
に密着係合され、注液口９が封止される。その後、操作
ロッド１８をさらに強力に引上げることにより、膨大部
２１の近傍で操作ロッド１８が破断し、操作ロッド１８
を除去することで注液口９の封止が完了する。

【００２２】また、注液口９とリベット本体１７の嵌合
面や重なり面に適当なシール剤を塗布又は配置すると信
頼性の高い封止状態が得られ、さらに好適には、図４に
示すように、係合鍔１９の蓋体４外面に当接する面にシ
ール溝２２を設け、Ｏリングやピッチ等のシール材２３
を配置すると、一層確実に信頼性の高い封止状態を得る
ことができる。

【００２３】以上の構成の電池１の製造に際しては、極
板群３を作製するとともにその負極芯材が露出している
端面に負極集電板５を溶接接合し、この極板群３を外装
ケース２内に挿入して収容し、負極集電板５を外装ケー
ス２の底面に抵抗溶接にて接合する。その後外装ケース
２の開口部内周にガスケット１２を嵌合配置した後、蓋
体４の有底小径筒部６を外装ケース２の開口部内に嵌合
させて極板群３に向けて押圧し、その状態で外装ケース
２の開口部外面から固定溝１３をかしめ加工してガスケ
ット１２を介して外装ケース２と蓋体４を電気的絶縁と
シール性を確保した状態で固定する。また、その状態で
蓋体４の突部４ａは、極板群３の正極芯材が露出してい
る端面に密着しており、蓋体４の外面側からレーザビー
ム溶接等にて突部４ａを正極芯材に溶接接合する。その
後、蓋体４の注液口９から所定量の電解液を注入し、極
板群３に含浸させた後、注液口９に対してブラインドリ
ベット１６を用いて封止工程を行うことで、リベット本
体１７からなる封止部材にて注液口９が高い信頼性をも
って封止され、電池１が完成する。

【００２４】以上の構成の電池１は、複数の電池１を直
列接続して組電池を構成するものである。組電池２５を
組み立てる際には、図５に示すように、一方の電池１の
外装ケース２の底部を他方の電池２の蓋体４の大径接続
筒部８に嵌合させるとともに、外装ケース２の底部外周
を段部７に当接させて保持し、その状態で大径接続筒部
８と外装ケース２の底部外周とを溶接することにより、
相互に電気的に接続されるとともに機械的にも結合さ
れ、単一の組電池２５が構成される。その溶接に際して
は、レーザビーム溶接を適用しても、大径接続筒部８の
周方向複数箇所にプロジェクションを設けて抵抗溶接を
適用してもよい。

【００２５】以上の実施形態によれば、注液口９を封止
する際には、封止部材としてのリベト本体１７の袋状突
部２０を注液口９内に挿入してその挿入部を塑性変形さ
せて注液口９の周囲内面に係合させ、注液口９を封止し
ているので、少ない加工工数にて高い信頼性をもって封
止することができ、特にブラインドリベット１６を用い
ているので、極めて簡単な一工程で信頼性の高い封止を
実現することができる。また、図４に示すように、係合
鍔１９と注液口９の周囲外面との間にシール材２３を介
装することにより、一層信頼性の高い封止状態を得るこ
とができる。

【００２６】以上の実施形態の説明では、封止手段１０
として、ブラインドリベット１６を用いた例を示した
が、注液口９の周囲外面に係合する係合鍔と注液口に挿
入される袋状突部とを有る封止部材を用い、その袋状突
部を注液口の周囲内面に係合するように適当な手段にて
塑性変形させるようにしてもよい。

【００２７】また、以上の実施形態では、電池１がリチ
ウムイオン電池から成る例についてのみ説明したが、本
発明はニッケル水素電池等、その他の構成の電池にも適
用することで同様の作用効果を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の電池の注液口封止構造によれ
ば、以上のように封止手段を、注液口の周囲外面に係合
する係合鍔と注液口に挿入される袋状突部とを有し、そ
の袋状突部が注液口の周囲内面に係合するように塑性変
形された封止部材にて構成したので、注液口を封止する
際には、封止部材の袋状突部を注液口内に挿入してその
挿入部を塑性変形させて注液口の周囲内面に係合させる
ことで封止でき、少ない加工工数にて高い信頼性をもっ
て封止することができる。

【００２９】また、係合鍔と注液口の周囲外面との間に
シール材を介装することにより、一層信頼性の高い封止
状態を得ることができる。

【００３０】また、封止部材として、ブラインドリベッ
トを用いることにより、極めて少ない工数で封止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の注液口の封止構造を適用
した電池の縦断面図である。

【図２】同実施形態の電池の蓋体を示す斜視図である。

【図３】同実施形態の封止部材の装着工程を示す断面図
である。

【図４】同実施形態の封止部材の他の構成例を示す断面
図である。

【図５】同実施形態の電池を直列接続した組電池におけ
る接続部の縦断面図である。

【図６】従来例の注液口の封止構造の断面図である。

【図７】他の従来例の注液口の封止構造の断面図であ
る。

【符号の説明】

１電池２外装ケース３極板群４蓋体９注液口１０封止手段１６ブラインドリベット１７リベット本体（封止部材）１９係合鍔２０袋状突部２３シール材

フロントページの続き (72)発明者藤井隆文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者木村健治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者行定弘式大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者長谷昌朋大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H023 AA03 AS01 CC11 CC16 5H029 AJ14 AK03 AL06 AL07 AL08 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ03 CJ05 DJ02 DJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極板群を収容した外装ケースの開口部が
蓋体で密閉されるとともにその蓋体に外装ケース内に電
解液を注入する注液口が形成され、注液口が封止手段に
て封止されている電池において、封止手段を、注液口の
周囲外面に係合する係合鍔と注液口に挿入される袋状突
部とを有し、その袋状突部が注液口の周囲内面に係合す
るように塑性変形された封止部材にて構成したことを特
徴とする電池の注液口封止構造。
【請求項２】係合鍔と注液口の周囲外面との間にシー
ル材を介装したことを特徴とする請求項１記載の電池の
注液口封止構造。
【請求項３】封止部材は、ブラインドリベットからな
ることを特徴とする請求項１又は２記載の電池の注液口
封止構造。