JP2004165033A - 角型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】好適な形状の封口板を用いることにより、ケース内圧の上昇に伴いケースが変形しても封口板の形状に起因したクラックが発生せず、信頼性の高い角形電池を提供する。
【解決手段】極板群と電解液を内部に収容する角形電池ケースと前記角形電池ケース開口部を封口板でレーザー溶接することにより密閉した角形電池において、前記封口板の下面端部に平面または滑らかな曲線からなる面取り部を設けたことを特徴とし、封口板の下面端部から発生する前記ケースのクラックを防止した角形電池。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角型電池に関し、特にその封口板の形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信機、ＡＶ機器、パソコンのコードレス化やポータブル化に伴い、その駆動用電源である電池に対して小型で軽量かつ高エネルギー密度化の要望が強まっている。特に、リチウム二次電池は高エネルギー密度を有する電池でありポータブル機器の主力電源として、その市場規模も大きい。また、形状としては機器の薄型化、あるいは機器のスペースの有効利用の点からも角形電池の要望も高まっている。特に通信機器においては、本体の軽量化に伴い電池に対しても小型で軽量が強く要望されている。その軽量化を達成するための手段として、角形電池ケースおよび封口板にアルミニウムを主成分とする材料が用いられている場合がある。
【０００３】
しかしながら前記に述べたように小型化、軽量化に伴い電極を収容する電池ケースの薄肉化が必要とされ、電池ケース自体の強度が低下し、電池ケース内圧の上昇による電池ケースの変形が大きくなることから電池ケースにクラックが発生することが多い。
【０００４】
この電池ケースの変形に対し、電池ケースの開口部のコーナー部が角部に整形されるとともに、封口板が開口部に対応した形状に形成されている角型密閉電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、従来の構成では、通常、封口板は電池ケースに比べ肉厚が厚く、ケースに比べ肉厚の厚い封口板がケースの変形を阻害することで、封口板下面端部がケースに食い込んでクラックが発生するという問題があった。
【０００６】
過充電等で電池内の内圧が上昇し、電池ケースが変形したときの概念斜視図を図２に、その図の一部拡大断面図を図３に示す。封口板１は、電池ケース２に比べ肉厚が厚く、内圧を強く受ける最大広側面３が外部に膨らみ、その応力により短側面４が内部に窪む。その時、封口板下面端部５から亀裂が入るという課題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１３５０８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような課題を解決するものであり、好適な形状の封口板を用いることによりケース内圧の上昇に伴いケースが変形してもクラックが発生せず、信頼性の高い角形電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、極板群と電解液を内部に収容する角形電池ケースと前記角形電池ケース開口部を封口板でレーザー溶接することにより密閉した角形電池において、前記封口板の下面端部に平面または滑らかな曲線からなる面取り部を設けたことを特徴としたものであり、電池内圧が上昇することによってケースが変形しても、封口板の下面端部が電池ケースに食い込むことなく、その面に沿って電池ケースを変形させるので、電池ケースのクラックの発生を防ぐという作用を有する。
【００１０】
これにより、電池内圧が上昇してもクラックが発生しないため、より高い信頼性を得ることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態を示す電池の斜視図である。図１において、電池は非水電解質二次電池である。本発明の電池は正極６と負極７とセパレータ８が捲回されて、電池ケース９内に非水溶媒に電解質塩を溶解した電解液（図示せず）とともに内蔵されており、封口板１０でレーザ溶接により密閉されている。
【００１３】
正極６はコバルト酸リチウム粉末８５重量％に対し、導電剤の炭素粉末１０重量％と結着剤のポリ弗化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ樹脂）５重量％を混合し、これらを脱水ＮＭＰに分散させてスラリーを作製し、アルミ箔からなる正極集電体上に塗布し、乾燥後、圧延して作製した。
【００１４】
負極７は負極活物質として人造黒鉛粉末を用い、これの９５重量％に対して、結着剤のＰＶｄＦ樹脂を５重量％を混合し、これらを脱水ＮＭＰに分散させてスラリーを作製し、銅箔からなる負極集電体上に塗布し、乾燥後、圧延して作製した。
【００１５】
セパレータ８には厚さ２７μｍのポリエチレン製セパレータを使用した。
【００１６】
また、電解液には、ＥＣとＥＭＣの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ_６を１モル／リットル溶解したものを使用した。電解液量は、約２．５ｍｌである。
【００１７】
なお、この角型電池は幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚み５ｍｍであり、設計容量は７００ｍＡｈである。
【００１８】
封口板１０の下面端部は滑らかな曲線からなる面取り部（以下Ｒ部１１ａ）となっている。図２に示すような過充電等で電池内の内圧が上昇し、電池ケース９が変形したときでも、図４の拡大図に示すとおり、Ｒ部１１により電池ケース９に亀裂が入るのを防ぐことができる。この作用効果は、封口板が矩形であるより長円形である方がより好ましい。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、封口板１０の下面端部がＲ部１１ａからなるものついて説明したが、下面端部が平面からなる面取り部（以下Ｃ面）であっても同様の作用効果がある。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図５は、封口板の下面端部にＣ面を設けたもの（Ａ）の斜視図（ａ）および正面図（ｂ）であり、同じく図６は、封口板の下面端部にＲ部を設けたもの（Ｂ）の斜視図（ａ）および正面図（ｂ）であり、図７は、従来の封口板（Ｃ）の斜視図（ａ）および正面図（ｂ）である。これらの封口板のサイズは、幅約５ｍｍ、長さ３４ｍｍ、厚み１ｍｍで、アルミニウム合金（ＪＩＳ Ａ３００３）でできている。
【００２２】
図５から図７において、封口板には注液孔１２とリベット孔１３が開いてあり、さらに、図５のＡには、封口板の下面端部はＣ面１１ｂが形成されており、封口板下面とＣ面１１ｂの成す角は、４５°である。また図６のＢには、封口板の下面端部に曲率が０．５ｍｍであるＲ部１１ａが形成されている。
【００２３】
これら３つの封口板を用いた電池の効果を説明するため、以下の実験を行った。
【００２４】
（実験）
これら３つの封口板の注液孔１２とリベット孔１３をそれぞれ封栓とガスケットを介したリベットで塞ぎ、極板群が挿入されていない空の電池ケースに挿入し、ケース上端と封口板上面をレーザー溶接にて固着した。電池ケースは、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム合金（ＪＩＳ Ａ３００５）からつくられ、そのサイズは幅３４ｍｍ、高さ５０ｍｍ、奥行き５ｍｍである。それらの電池ケースの底に穴を開け、銅管を挿入し、銅管とケースの気密を確保した状態で銅管から電池ケース内部に窒素ガスを充満させ、ケース内圧を上昇させたときにクラックの発生する圧力を確認した。
【００２５】
結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
（表１）に示したように、本発明の封口板では従来のものに比べてクラックの発生を低減できることが判った。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ケース内圧の上昇によりケースが変形しても封口板の下面端部に設けられたＣ面またはＲ部に沿ってケースが変形するので、封口板の下面端部によるケースのクラックの発生を抑え、より信頼性の高い角形電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電池の斜視図（一部断面図）
【図２】電池内の内圧が上昇し、電池ケースが変形したときの概念斜視図
【図３】従来の封口板のときの拡大断面図
【図４】本発明の封口板のときの拡大断面図
【図５】（ａ）本発明の第一の実施例の封口板の斜視図
（ｂ）上図の正面図
【図６】（ａ）本発明の第二の実施例の封口板の斜視図
（ｂ）上図の正面図
【図７】（ａ）従来の封口板の斜視図
（ｂ）上図の正面図
【符号の説明】
１ 封口板
２ 電池ケース
３ 最大広側面
４ 短側面
５ 下面端部
６ 正極
７ 負極
８ セパレータ
９ ケース
１０ 封口板
１１ａ Ｒ部
１１ｂ Ｃ面
１２ 注液孔
１３ リベット孔

Claims (1)

1. 極板群と電解液を内部に収容する角形電池ケースと前記角形電池ケース開口部を封口板でレーザー溶接することにより密閉した角形電池において、
   前記封口板の下面端部に平面または滑らかな曲線からなる面取り部を設けたことを特徴とする角形電池。

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