JP2004296195A

JP2004296195A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2004296195A
Application number: JP2003085344A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Morisane; 雄一郎森實; Masaharu Yoshinaga; 雅治吉長
Original assignee: NEC Tokin Tochigi Ltd; NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】電解液の注液口の部分での封口特性が良好で、外部への突起物がない密閉型電池を提供する。
【解決手段】電解液注液口に封口部材を装着して溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶２の壁面もしくは電池ヘッダー３に設けた電解液注液口５は、外壁面よりも窪んだ座ぐり部６と、その内部に液口栓を装着する電解液注液管路部７とを有し、液口栓は座ぐり部６で溶接され、液口栓８の頭部もしくは溶接によって生じた突起物は座ぐり部を越えて電池缶壁面もしくは電池ヘッダー３の外壁面に突出していない密閉型電池。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池に関し、とくに電解液を注入の後に封口する電解液注液口に特徴を有するリチウムイオン電池等の密閉型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量が大きな電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極を絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて溶接によって封口が行われている。
次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注入した後に、電解液注液口に液口栓を嵌合した状態でレーザーを照射して溶融させて一体化している。
レーザー溶接においては、電解液注液口に付着した電解液によって溶接不良による封口不良が生じたり、あるいは電解液注液口の壁面と液口栓との嵌合状態の不良によって封口不良が生じることがあった。
【０００４】
例えば、電解液注液口のフランジ部に液口栓を装着してフランジ部と液口栓との境界部に沿ってレーザービームを照射して封止溶接する方法においては、注液口の溶接部およびその周辺に付着する付着物、あるいは溶接部近傍に被覆された被覆物を除去する除去工程を設けて、付着物等によって生じる溶接不良を防止することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、電解液注液口は外部壁面に向けて面積が広がるテーパー面とテーパー面に結合した内部壁面に向かう円筒状部を有し、注液口のテーパー面と円筒状部に嵌合し、頭部が外部壁面と同一の面に位置する液口栓が嵌合されて、液口栓と電池缶もしくは蓋体とが溶融接合されている密閉型電池が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、密閉型電池の使用態様は多岐にわたっており、例えば、電池缶全体を絶縁紙、絶縁フィルム等の絶縁材料で被覆する場合には、電解液注液口に封口部材を装着して溶接する際に生じたバリ等の突起によって絶縁材料が損傷を受けて短絡等が生じる可能性があった。また、溶接部に生じた突起を除去する等の溶接部の後処理工程は手数を要するとともに、場合によって後処理によって溶接部における封口特性を悪化させるおそれもあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２１４３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５８９４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、注液口に封口部材を装着した後に、レーザ溶接によって溶接して封口した密閉型電池において、溶接部に形成される突起等が、密閉型電池の外周面から外部へ延びない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、電解液注液口に封口部材を装着して溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶壁面もしくは電池ヘッダーに設けた電解液注液口は、外壁面よりも窪んだ座ぐり部と、その内部に液口栓を装着する電解液注液管路部とを有し、液口栓は座ぐり部で溶接され、液口栓の頭部もしくは溶接によって生じた突起物は座ぐり部を越えて電池缶壁面もしくは電池ヘッダーの外壁面に突出していない密閉型電池によって解決することができる。
このように、外面よりも窪んだ座ぐり部を設けるとともに、その深さを液口栓が突出したり、あるいは液口栓の溶接によって生じる突起等が突出しない深さとしたので、液口栓、あるいは液口栓の溶接によって生じた突起は電池缶あるいは電池ヘッダーの外面へは突出しないので、取り扱い易い密閉型電池を得ることができる。
【０００９】
絶縁性部材によって被覆された前記の密閉型電池である。
また、液口栓の頂部は座ぐり部の平面と同一平面である前記の密閉型電池である。
このように、液口栓の頂部を座ぐり部と同一の平面としたので、レーザー溶接を行った場合には、液口栓および周囲の座ぐり部が同様に溶融して安定した接合部を形成することができる。
【００１０】
また、電解液注液管路部は座ぐり部に向けて面積が広がるテーパー部と結合する内部壁面に向かう円筒状部を有し、電解液注液口のテーパー部および円筒状部に嵌合し、頭部が外部壁面と同一の面に位置する液口栓が嵌合されて、液口栓と座ぐり部とが溶融接合されている前記の密閉型電池である。
このように、注液管路部には、座ぐり部に向けて面積が広がるテーパー部を形成することによって、電解液の注入の際に注液口の内面に付着した電解液が速やかに落下し、液口栓の装着の際には会合部において電解液が残留することを防止するとともに、液口栓の位置ずれ等が生じることなく嵌合させることができる。更には、液口栓と座ぐり部との会合部をレーザー溶接によって一体化する際には、ピンホール等を生じることなく溶接することが可能である。
【００１１】
また、電池缶、もしくは電池缶の開口部を封口する蓋体に設けた注液口を封口した密閉型電池の製造方法において、電池缶もしくは電池ヘッダーに座ぐり加工によって外面よりも窪んだ面を形成した後に、座ぐり部に液口栓を嵌合する注液管路部の貫通孔を形成した後に、注液管路部に頭部を座ぐり部の面と同一の面に位置する液口栓を嵌合した後に、液口栓と座ぐり部とを溶接によって一体化する密閉型電池の製造方法である。
また、座ぐり部に液口栓を嵌合する注液管路部の貫通孔を形成した後に、電解液注液管路部に座ぐり部に向けて面積が広がるテーパー面を形成し、液口栓をターパー面と注液管路部の円筒状部に嵌合し、液口栓の頭部が座ぐり面と同一の面に位置させて液口栓と座ぐり面とを溶接によって一体化する前記に密閉型電池の製造方法である。
また、頭部にテーパーを有する液口栓の最大径部分と電解液注液管路部の円筒状の開口部の間の領域にレーザーを照射して溶融接合する前記の密閉型電池である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池缶、もしくは電池缶の開口部に装着する電池ヘッダーに設けた電解液注液口に装着してレーザー溶接等の手段によって封口した密閉型電池において、液口栓を電池ヘッダーあるいは電池缶に形成した窪んだ面である座ぐり部に電解液注液管路部に設け、電解液注液管路に液口栓を装着して座ぐり部との間で溶接して接合した際に、液口栓の頂部もしくは液口栓を溶接した際に生じた突起を電池缶壁面、あるいは電池ヘッダー外面から突出しないようにしたことによって、絶縁性フィルム等によって被覆した場合にも、絶縁性フィルムを破壊して短絡等を起こすことがない密閉型電池が提供可能であることを見出したものである。
【００１３】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図である。
図１（Ａ）は、本発明の密閉型電池を説明する斜視図である。図１（Ｂ）は、密閉型電池を上部からみた平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）において、電解液注液口部分をＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図である。
本発明の密閉型電池１、電池缶２内に電池要素を収納した後に、電池缶２の開口部に電池ヘッダー３を装着したものであり、電池ヘッダー３は中央部に電極端子４を有するとともに、電解液注液口５を有している。
【００１４】
電解液注液口５は、電池ヘッダー３を構成する板状の部材に、窪んだ面である座ぐり部６を有している。座ぐり部は、底面が平面状の窪んだ面であり、プレス加工、切削加工等の方法によって形成される。
座ぐり部６には、電解液注液管路部７が設けられており、電解液注液時には、電解液注液管路部を通じて電解液が電池内部へ注入される。
【００１５】
また、電解液注液管路部７には、液口栓８が嵌合等の方法によって装着されている。液口栓８はその周囲の座ぐり部６との接触部においてレーザー溶接等によって溶接部９が形成されて接合されて、電池缶が封口されている。液口栓８の頭部は、座ぐり部６の表面と同一の平面とした後にレーザー溶接を行うことがレーザーの照射特性良好なものとなるので好ましい。
また、電池ヘッダー３の上面から座ぐり部６までの深さは、溶接の際に溶接部９に形成される突起部１０が電池ヘッダー３の外壁面へ突出したり、あるいは液口栓８が装着位置の多少のずれによって飛び出した場合にも液口栓８が飛び出すことがない深さとすることが必要とである。
【００１６】
図２は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
図２（Ａ）は、本発明の密閉型電池を説明する斜視図である。図２（Ｂ）は、密閉型電池を上部からみた平面図であり、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）において、電解液注液口部分をＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図である。
密閉型電池１、電池缶２内に電池要素を収納した後に、電池缶２の開口部に電池ヘッダー３を装着したものであり、電池ヘッダー３は中央部に電極端子４を有するとともに、電解液注液口５を有している。
電解液注液口５は、電池ヘッダー３を構成する板状の部材に、窪んだ面である座ぐり部６を有している。
【００１７】
座ぐり部６には、電解液注液管路部７が設けられており、電解液注液管路７と座ぐり部６は、座ぐり部側ほど軸に垂直な断面積が増大するテーパー面１１が形成されており、電解液注液口５に設けた座ぐり部６と電解液注液管路部７が、座ぐり部６に向けて断面積が増大するテーパー面１１で結合されている。
一方、電解液注液口５に嵌合する液口栓８は、座ぐり部６に形成されたテーパー面１１に嵌合する面を有する頭部１２と柱状部１３から構成されており、柱状部は先端に向かうにしたがって径が小さくなるテーパーを有している。また、液口栓８を電解液注液口５に嵌合した状態では、電解液液口栓８の頭部１２は座ぐり部６の表面からは突出せず、座ぐり部の表面と同一の高さとなる大きさであることが好ましい。
電解液注液口５から電解液を注液すると、電解液注液口５の座ぐり部６に結合した部分には開口部にはテーパー面を有しているので、電解液注液口に付着した電解液は壁面を速やかに落下する。また、電解液注液口５には円筒状の電解液注液管路部７が形成されているので、液口栓８を電解液注液口の電解液注液管路部７に圧入して嵌合させる際には位置ずれ等が生じることなく嵌合させることができる。
液口栓８はその周囲の座ぐり部６との接触面がレーザー溶接等によって溶接部９が形成されて接合されている。
また、電池ヘッダー３の上面から座ぐり部６までの深さは、溶接の際に溶接部９に形成される突起部１０が電池ヘッダー３の外壁面に突出することがない深さとすることが必要である。
また、テーパー面を有する液口栓の溶接の場合には、液口栓の最大径部分と電解液注液管路部の径との中間の領域を溶接することが好ましく、液口栓の最大径部分と電解液注液管路部の径との中心部分にレーザーの中心部を一致させて溶接することによって、溶接部にピンホール等が生じないようにすることが可能となる。
【００１８】
図３は、本発明の密閉型電池の電解液注液口の形成方法を説明する図である。図３（Ａ）に断面図を示すように、電池ヘッダー３の電解液注液口形成部に所定の径の第一パンチ２１によって、電池ヘッダーの表面から所定の深さの座ぐり部６を形成する。
次いで、図３（Ｂ）に示すように、所定の径を有する第二パンチ２２によって、座ぐり部６の中央部を打ち抜いて、電解液注液管路部７を形成することができる。
電解液注液管路部７にテーパー面を形成する場合には、座ぐり部にプレス加工、切削加工等の方法によって、テーパー面を形成した後に、中央部を打ち抜いたり、あるいは、その逆に先に電解液注液管路部をプレス加工によって形成した後に、テーパー面を形成することによって同様に電解液注液口を作製することができる。
【００１９】
また注液口に設けるテーパー面の大きさ、その傾斜は、電池缶、あるいは蓋体の厚みに応じて適宜設定することができるが、傾斜面があまりに緩やかであると付着した電解液が落下しにくくなる。
一方、あまりに傾斜が急であると、溶融部の投影部状に液口栓の円柱部と注液口の円筒部の会合部が存在することとなるので、電池缶あるいは蓋体の厚み等を考慮して決定することが好ましい。
【００２０】
図４は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
図４（Ａ）は、注液工程を説明する斜視図であり、図４（Ｂ）ないし図４（Ｄ）は、電解液注液口の封口工程を説明する注液口部分の断面図である。
図４（Ａ）に示すように、密閉型電池１は、電池缶２内に電池要素を収納した後に、電池缶２の開口部に中央部に電極端子４を有する電池ヘッダー３を装着し、電解液注液口５に注液手段１４を装着して電池缶内に電解液が注液される。
図４（Ｂ）に示すように充填が終了した電池ヘッダー３の電解液注液口５の座ぐり部６の中央部に設けた電解液注液管路部７に液口栓８を嵌入し、図４（Ｃ）に示すように、液口栓８の頂部を座ぐり部６の表面と一致させた後に、図４（Ｄ）に示すように、レーザー１５を照射して溶接部９を形成して液口栓８を電池ヘッダー３に融着一体化する。
また、注液口の座ぐり部にテーパー面を形成した電池ヘッダーの場合にも同様に製造することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、電解液注液口は、電池ヘッダー表面もしくは電池缶表面から十分な深さの窪んだ平面に形成して液口栓を装着して座ぐり部と融着一体化したので、液口栓と周囲との溶着部にばり等の突起が生じた場合にも、電池ヘッダーの表面から突出することはないので、電池ヘッダー部の突起によって電池使用機器に悪影響をおよぼしたり、あるいは電池表面を絶縁紙、絶縁性フィルム等の絶縁性部材で被覆する場合にも、絶縁性部材が破損して短絡等が生じることがな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の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の密閉型電池の電解液注液口の形成方法を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…電池ヘッダー、４…電極端子、５…電解液注液口、６…座ぐり部、７…電解液注液管路部、８…液口栓、９…溶接部、１０…突起部、１１…テーパー面、１２…頭部、１３…柱状部、１４…注液手段、２１…第一パンチ、２２…第二パンチ

Claims

電解液注液口に封口部材を装着して溶接によって封口した密閉型電池において、電池缶壁面もしくは電池ヘッダーに設けた電解液注液口は、外壁面よりも窪んだ座ぐり部と、その内部に液口栓を装着する電解液注液管路部とを有し、液口栓は座ぐり部で溶接され、液口栓の頭部もしくは溶接によって生じた突起物は座ぐり部を越えて電池缶壁面もしくは電池ヘッダーの外壁面に突出していないことを特徴とする密閉型電池。