JP2005071862A - 筒型二次電池及びこれを用いた電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも大きな溶接熱でジョイントキャップと缶本体とを溶接接続することが出来る筒型二次電池を提供する。
【解決手段】 本発明に係る筒型二次電池においては、円筒状の缶本体11の開口部に円板状の封口体２を取り付けてなる電池缶１の内部に巻き取り電極体４が収容され、該巻き取り電極体４が発生する電力を正負一対の電極端子部10、20から外部に取り出すことが出来る。缶本体11は、円筒状の周壁16と該周壁16の一方の開口を塞ぐ円板状の底壁17とを一体成型して構成されており、該底壁17によって一方の電極端子部10は構成され、周壁16は、底壁17側の厚肉周壁部13と封口体２側の薄肉周壁部14とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の如く、電池缶の内部に発電要素となる電極体が収容され、該電極体が発生する電力を正負一対の電極端子部から外部に取り出すことが出来る電池、並びに該電池を直列に接続してなる電池ユニットに関するものである。

近年、携帯型電子機器、電気自動車などの電源として、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。
例えば特許文献１に示すリチウムイオン二次電池は、図９に示す如く、底壁(97)及び周壁(96)を有する円筒状の負極缶(91)の内部に巻き取り電極体(４)を収容して、負極缶(91)の開口部に封口体(２)を固定したものであって、負極缶(91)と封口体(２)の間には絶縁部材(12)が介在している。封口体(２)は、中央孔(21a)が開設された蓋(21)と、該中央孔(21a)を覆う円筒状のキャップ(22)とを具え、蓋(21)の裏面には、前記中央孔(21a)と対向する位置に弁体(24)を具えた金属薄膜(25)が配備され、キャップ(22)の外周面には複数のガス排出孔(23)が開設されている。又、キャップ(22)によって正極端子部(20)が構成され、負極缶(91)の底壁(97)によって負極端子部(90)が構成されている。
尚、負極缶(91)は、ニッケル鍍金を施した鉄製である。

巻き取り電極体(４)は、それぞれ帯状の正極(41)、セパレータ(42)及び負極(43)から構成され、正極(41)及び負極(43)はそれぞれセパレータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わされ、渦巻状に巻き取られている。これによって、巻き取り電極体(４)の軸方向の両端部の内、一方の端部では、セパレータ(42)の端縁よりも外方へ正極(41)の端縁が突出すると共に、他方の端縁では、セパレータ(42)の端縁よりも外方へ負極(43)の端縁が突出している。

巻き取り電極体(４)の両端部にはそれぞれ集電板(３)(30)が設置されている。正極側の集電板(３)は、巻き取り電極体(４)の貫通孔(410)と対向する位置に中央孔(34)が形成され、リード(35)の先端が封口体(２)の金属薄膜(25)にレーザ溶接されて正極端子部(20)に接続されている。又、負極側の集電板(30)は、本体(31)の中心部が負極缶(91)の底壁(97)にスポット溶接されて負極端子部(90)に接続されており、これによって、巻き取り電極体(４)が発生する電力を正極端子部(20)と負極端子部(90)から外部へ取り出すことが出来る。

又、複数本の電池を直列に接続するために、図１０に示す如きジョイントキャップ(６)を用いることが知られている(例えば特許文献２及び特許文献３参照)。
該ジョイントキャップ(６)は、互いに直列に接続すべき２本の電池(9a)(9b)の間に介在するものであって、一方の電池(9b)の負極缶(91)の底部を包囲すべき円筒状の第１接続部(61)と、他方の電池(9a)のキャップ(22)を包囲すべき円筒状の第２接続部(62)とから構成され、第１接続部(61)の内周面には、負極缶(91)の周壁(96)に向かって突出する複数の第１プロジェクション(65)が形成されると共に、第２接続部(62)の底面には、封口体(２)に向かって突出する複数の第２プロジェクション(66)が形成されている。

２本の電池(9a)(9b)を直列に接続する場合には、先ず、前記他方の電池(9a)の封口体(２)の蓋(21)の表面にジョイントキャップ(６)を設置し、該ジョンインキャップ(６)の第２プロジェクション(66)を蓋(21)の表面に抵抗溶接若しくはレーザ溶接する。次に、該ジョイントキャップ(６)上に前記一方の電池(9b)を設置し、ジョイントキャップ(６)の第１プロジェクション(65)を負極缶(91)の外周面に抵抗溶接若しくはレーザ溶接する。
この様にして、２本以上の電池を直列に接続することによって、所望の電力や電圧を得ることの出来る電池ユニットが構成される。
特開２００２−１３４０９５号公報[H01M2/26] 特開２００１−３５４７３号公報[H01M2/20] 特開２０００−７７０５２号公報[H01M2/20]

ところで、複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続して構成される電池ユニットの出力を増大させるためには、互いに直列に接続した電池間に生じる電気抵抗を小さくすることが有効であり、図１０に示す電池ユニットにおいては、ジョイントキャップ(６)の第１プロジェクション(65)と前記一方の電池(9b)の周壁(96)との溶接部の電気抵抗を低減させることが有効である。そこで、溶接部を形成すべき第１プロジェクション(65)と周壁(96)の接触面に従来よりも大きな溶接熱を発生させ、該溶接熱によって第１プロジェクション(65)の溶け込み量を増大させることにより溶接部の面積を増大させ、これによって溶接部の電気抵抗を低減させることが考えられる。

しかしながら、図９に示すリチウムイオン二次電池においては、所望のエネルギー密度を確保するために、負極缶(91)は例えば厚さ０.５ｍｍの金属板をプレス成型することにより形成されているので、周壁(96)の厚さは薄く、その単位面積当りの熱容量は小さいものとなっている。このため、ジョイントキャップ(６)を電池缶に溶接接合するときに第１プロジェクション(65)と周壁(96)の接触面に従来よりも大きな溶接熱を発生させると、該熱が周壁(96)側の溶接部及びその周囲に伝わってこれらの部分の温度が急激に上昇し、ニッケル鍍金が損傷する虞があった。
そこで本発明の目的は、従来よりも大きな溶接熱でジョイントキャップと缶本体とを溶接することが出来る筒型二次電池及びこれを用いた電池ユニットを提供することである。

本発明に係る筒型二次電池においては、筒状の缶本体(11)の開口部に封口体(２)を取り付けてなる電池缶(１)の内部に二次電池要素が収容され、該二次電池要素が発生する電力を正負一対の電極端子部(10)(20)から外部に取り出すことが出来る。前記缶本体(11)は、筒状の周壁(16)と該周壁(16)の一方の開口を塞ぐ底壁とを一体成型して構成されており、該底壁によって一方の電極端子部(10)が構成され、前記周壁(16)は、底壁側の厚肉周壁部(13)と封口体(２)側の薄肉周壁部(14)とから構成されている。

上記本発明に係る筒型二次電池によれば、周壁(16)の厚肉周壁部(13)は、薄肉周壁部(14)と比べて単位面積当り十分に大きな熱容量を有している。従って、缶本体(11)とジョイントキャップを溶接接合する場合、厚肉周壁部(13)とジョイントキャップの接触面には、薄肉周壁部(14)と同一厚さを有する従来の周壁とジョイントキャップの接触面よりも大きな溶接熱を発生させることが出来、該溶接熱によって厚肉周壁部(13)が損傷を受けることはない。従って、厚肉周壁部(13)とジョイントキャップの溶接部に大きな溶接熱を発生させてジョイントキャップの溶け込み量を増大させることが出来、溶接部の面積を増大させることが出来る。

具体的構成において、前記二次電池要素は、それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間にセパレータ(42)を介在させてこれらを渦巻状に巻き取った巻き取り電極体(４)を具え、正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、帯状芯体の表面に活物質を塗布して構成されている。前記巻き取り電極体(４)の何れか一方の端部には、正極(41)或いは負極(43)を構成する帯状芯体の端縁が突出し、該端縁を覆って集電板(30)が設置され、該集電板(30)が前記底壁に溶接されており、前記周壁(16)の厚肉周壁部(13)の内周面は、薄肉内周壁(14)の内周面よりも内側に突出し、巻き取り電極体(４)の外周面と対向しており、厚肉周壁部(13)と薄肉周壁部(14)との間には、両周壁部(13)(14)の内周面を繋ぐテーパ面(15)が形成されている。

該具体的構成においては、電池組立工程にて、前記テーパ面(15)の案内によって巻き取り電極体(４)を缶本体(11)の奥方に挿入することが出来るので、巻き取り電極体(４)の端縁に設置された集電板(30)を底壁に設置する作業を容易に行なうことが出来ると共に、集電板(30)を底壁の所定の位置に正確に設置することが出来る。従って、集電板(30)を底壁の所定の位置に溶接する作業を確実に行なうことが出来る。

他の具体的構成において、前記底壁は、前記周壁(16)の厚肉周壁部(13)と同一若しくは略同一の厚さを有する厚肉底壁(17a)によって形成されている。
該具体的構成においては、厚肉底壁(17a)が従来の底壁よりも十分に大きい単位面積当たりの熱容量を有することになるので、厚肉底壁(17a)と集電板(30)の接触面に大きな溶接熱を発生させた場合にも、該溶接熱によって厚肉底壁(17a)が損傷を受けることはない。従って、厚肉底壁(17a)と集電板(30)の溶接部に従来よりも大きな溶接熱を発生させて集電板(30)の溶け込み量を増大させることが出来、これによって溶接部の面積を増大させることが出来る。

又、本発明に係る電池ユニットは、電池本体の両端部に一対の電極端子部が設けられている複数本の電池を直列に接続して構成され、連続する２本の電池(1a)(1b)の間にはジョイントキャップ(６)が介在している。
前記電池は、筒状の缶本体(11)の開口部に封口体(２)を取り付けてなる電池缶(１)を具え、該電池缶(１)の内部には二次電池要素が収容され、該二次電池要素が発生する電力を正負一対の電極端子部(10)(20)から外部に取り出すことが可能である。前記缶本体(11)は、筒状の周壁(16)と該周壁(16)の一方の開口を塞ぐ底壁とを一体成型して構成されており、該底壁によって一方の電極端子部(10)が構成されると共に、前記封口体(２)によって他方の電極端子部(20)が構成され、前記周壁(16)は、底壁側の厚肉周壁部(13)と封口体(２)側の薄肉周壁部(14)とから構成されている。
前記ジョイントキャップ(６)は、第１の電池(1b)の缶本体(11)の底壁に接触すべき第１接続部(61)と、第２の電池(1a)の封口体(２)に接触すべき第２接続部(62)とにより構成されている。前記第１接続部(61)は、第１の電池(1b)の缶本体(11)の底壁と対向する平板部(63)と、該平板部(63)の外周縁に突設されて第１の電池(1b)の缶本体(11)の周壁(16)を包囲する筒状のスカート部(64)とを具え、該スカート部(64)は、第１の電池(1b)の周壁(16)の厚肉周壁部(13)に溶接されている。

本発明に係る電池ユニットによれば、ジョイントキャップ(６)と第１の電池(1b)の溶接接合部を形成すべき前記第１接続部(61)と厚肉周壁部(13)の接触面に、従来よりも大きな溶接熱を発生させることが出来、これによって、ジョイントキャップ(６)の溶け込み量を増大させて溶接接合部の面積を増大させることが出来る。

本発明の筒型二次電池によれば、従来よりも大きな溶接熱でジョイントキャップと缶本体とを溶接することが出来、該筒型二次電池を用いることにより、電池とジョイントキャップとの溶接接合部の面積を従来よりも増大させた電池ユニットを得ることが出来る。

以下、本発明を円筒型リチウムイオン二次電池及びこれを用いた電池ユニットに実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
円筒型リチウムイオン二次電池
全体構成
本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池において、電池缶(１)は、図１及び図２に示す如く、缶本体(11)の開口部に円板状の封口体(２)を固定したものであって、該電池缶(１)の内部には、巻き取り電極体(４)が収容されている。又、封口体(２)のキャップ(22)によって正極端子部(20)が構成されると共に、缶本体(11)の底壁(17)によって負極端子部(10)が構成されている。

巻き取り電極体(４)の両端部にはそれぞれ集電板(３)(30)が設置され、両集電板(３)(30)が巻き取り電極体(４)にレーザ溶接により接合されている。正極側の集電板(３)のリード(35)の先端は、封口体(２)の金属薄膜(25)にレーザ溶接によって接合されており、これによって正極側の集電板(３)は正極端子部(20)に接続されている。又、負極側の集電板(30)の本体(31)は、その中心部が缶本体(11)の底壁(17)に抵抗溶接されており、これによって負極側の集電板(30)は負極端子部(10)に接続されている。この結果、巻き取り電極体(４)が発生する電力を正極端子部(20)と負極端子部(10)から外部へ取り出すことが出来る。

巻き取り電極体(４)
巻き取り電極体(４)は、図３に示す如く、それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間に帯状のセパレータ(42)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構成されている。正極(41)は、アルミニウム箔からなる帯状芯体(45)の両面にリチウム複合酸化物からなる正極活物質(44)を塗布して構成され、負極(43)は、銅箔からなる帯状芯体(47)の両面に炭素材料を含む負極活物質(46)を塗布して構成されている。又、セパレータ(42)には、非水電解液が含浸されている。

正極(41)には、正極活物質(44)の塗布されている塗工部と、正極活物質の塗布されていない非塗工部とが形成されている。又、負極(43)にも、負極活物質(46)の塗布されている塗工部と、負極活物質の塗布されていない非塗工部とが形成されている。
正極(41)及び負極(43)は、それぞれセパレータ(42)上に幅方向へずらして重ね合わせ、正極(41)及び負極(43)の前記非塗工部をセパレータ(42)の両端縁からそれぞれ外側へ突出させる。そして、これらを渦巻き状に巻き取ることによって巻き取り電極体(４)が構成される。該巻き取り電極体(４)においては、巻き軸方向の両端部の内、一方の端部では、正極(41)の非塗工部の芯体端縁(48a)が、セパレータ(42)の一方の端縁よりも外方へ突出し、他方の端部では、負極(43)の非塗工部の芯体端縁(48b)が、セパレータ(42)の他方の端縁よりも外方へ突出している。

集電構造
正極側の集電板(３)は、図３及び図４に示す如く円板状の本体(31)と該本体(31)の外周縁に突設された帯状のリード(35)とから構成されており、前記本体(31)には、中央孔(34)が開設されている。又、本体(31)には、中央孔(34)を中心として放射状に伸びる複数条(実施例では４条)の円弧状凸部(32)が一体成型され、巻き取り電極体(４)側に突出している。該円弧状凸部(32)は、図５(ａ)に示す如く前記本体(31)の半径線に直交する断面形状が半円の円弧状を呈している。
又、前記本体(31)には、隣接する円弧状凸部(32)(32)の間にそれぞれ、図５(ｂ)に示す複数条(実施例では２条)の切り起し片(33)が形成され、前記巻き取り電極体(４)側に突出している。該切り起し片(33)の切り起こしに伴って形成された貫通孔は、後述の組立工程にて巻き取り電極体(４)に電解液を含浸させる際の電解液の通路となる。
尚、負極側の集電板(30)は、リード(35)及び中央孔(34)を具えていないことを除いて正極側の集電板(３)と同一構造を有している。

電池缶(１)
図１及び図２に示す如く、電池缶(１)は、円筒状の缶本体(11)の開口部に円板状の封口体(２)を固定して構成され、缶本体(11)と封口体(２)の間には絶縁部材(12)が介在している。缶本体(11)は、円筒状の周壁(16)と該周壁(16)の一方の開口を塞ぐ円板状の底壁(17)とを一体成型して構成されており、周壁(16)は、底壁(17)側の厚肉周壁部(13)と封口体(２)側の薄肉周壁部(14)とから構成されている。厚肉周壁部(13)の内周面は、薄肉内周壁(14)の内周面よりも内側に突出し、巻き取り電極体(４)の負極芯体によって構成される円筒状突部(49)の外周面との間に僅かな隙間を有して対向している。厚肉周壁部(13)と薄肉周壁部(14)との間には、両周壁部(13)(14)の内周面を繋ぐテーパ面(15)が形成されている。

封口体(２)は、中央孔(21a)が開設された蓋(21)と、該中央孔(21a)を覆う円筒状のキャップ(22)とを具え、蓋(21)の裏面には、前記中央孔(21a)と対向する位置に弁体(24)を具えた金属薄膜(25)が配備され、キャップ(22)の外周面には複数のガス排出孔(23)が開設されている。

次に、上記円筒型リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。
正極の作製
正極活物質としての平均粒径５μｍを有するリチウム複合酸化物(ＬｉＣｏＯ_２)の粉末と導電剤としての人造黒鉛とを９：１の重量比で混合し、正極合剤を得る。次に、結着剤であるポリフッ化ビニデンをＮ−メチル−２−ピロリドン(ＮＭＰ)に溶解させて、ＮＭＰ溶液を調製する。そして、正極合剤とポリフッ化ビニデンの重量比が９５：５となる様に正極合剤とＮＭＰ溶液を混合して、スラリーを調整する。このスラリーを正極芯体となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空乾燥を施して、正極を得る。

負極の作製
炭素塊(ｄ００２＝３．３５６Å；Ｌｃ＞１０００)に空気流を噴射して粉砕し、炭素粉末を作製する。次に、結着剤であるポリフッ化ビニデンをＮＭＰに溶解させてＮＭＰ溶液を調製し、炭素粉末とポリフッ化ビニデンの重量比が８５：１５となる様に混練してスラリーを調製する。このスラリーを負極芯体となる厚さ２０μｍの銅箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空乾燥を施して、負極を得る。

電解液の調製
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを１：１の体積比で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解し、電解液を調製する。

巻き取り電極体の作製
直径１０ｍｍの巻芯に、セパレータとなるイオン透過性のポリプロピレン製微多孔膜を数回巻いた後、セパレータが正極と負極の間に介在する様に、セパレータ、正極、セパレータ及び負極の４枚を重ね合わせてこれらを渦巻状に巻回し、最後に巻き芯を抜き取って巻き取り電極体を作製する。

組立工程
先ず、図１及び図２に示す缶本体(11)、封口板(２)、図３に示す巻き取り電極体(４)、正極側の集電板(３)及び負極側の集電板(30)をそれぞれ作製する。ここで、缶本体(11)は、ニッケル鍍金を施した鉄製であり、プレス加工によって周壁(16)と底壁(17)とを一体成型して形成され、周壁(16)の薄肉周壁部(14)の厚さは従来の周壁と同一の０.５ｍｍであり、厚肉周壁部(13)の厚さは０.８ｍｍであり、底壁(17)の厚さは０.５ｍｍである。

次に、巻き取り電極体(４)の両端部に形成されている芯体端縁(48a)(48b)に集電板(３)(30)を押し付ける。これによって、両集電板(３)(30)の円弧状凸部(32)(32)は、巻き取り電極体(４)の芯体端縁(48a)(48b)に食い込み、芯体端縁(48a)(48b)と圧着する。又、両集電板(３)(30)の切り起し片(33)(33)も同様に、巻き取り電極体(４)の芯体端縁(48a)(48b)に深く食い込み、芯体端縁(48a)(48b)と圧着する。
この状態で、両集電板(３)(30)の円弧状凸部(32)(32)の内周面に向けてレーザビームを照射し、レーザ溶接を施す。この結果、集電板(３)(30)の円弧状凸部(32)(32)と巻き取り電極体(４)の芯体端縁(48a)(48b)とが、大きな接触面積で互いに接合されると共に、切り起し片(33)(33)と芯体端縁(48a)(48b)の間の圧着状態が維持されることになる。

その後、集電板(３)(30)を設置した巻き取り電極体(４)を缶本体(11)の内部に収容する。このとき、周壁(16)のテーパ面(15)の案内によって巻き取り電極体(４)を缶本体(11)の奥方に挿入することが出来るので、負極側の集電板(30)を底壁(17)に設置する作業は容易となる。然も、前記テーパ面(15)に案内によって、負極側の集電板(30)の本体(31)の中央部は、正確に底壁(17)の中心位置に設置されることになる。

この状態で、負極側の集電板(30)の本体(31)の中央部を、缶本体(11)の底壁(17)にスポット溶接する。
次に、正極側の集電板(３)のリード(35)の先端を封口体(２)の金属薄膜(25)にレーザ溶接する。
その後、缶本体(11)内に電解液を注入し、該缶本体(11)の開口部に絶縁性部材(12)を介して封口体(２)をかしめ固定し、外径が３６ｍｍ、高さが９０ｍｍの本発明の円筒型リチウムイオン二次電池を完成する。

電池ユニット
図６に示す如く、ジョイントキャップ(６)を用いて上記本発明の複数本の円筒型リチウムイオン二次電池を直列に接続し、一体の電池ユニットを構成する。

ジョイントキャップ(６)は、図６に示す如く、一方の電池(1b)の負極端子部(10)を構成する缶本体(11)の底壁(17)を包囲すべき円筒状の第１接続部(61)と、他方の電池(1a)の正極端子部(20)を構成するキャップ(22)を包囲すべき円筒状の第２接続部(62)とから構成されている。

第１接続部(61)は、前記一方の電池(1b)の缶本体(11)の底壁(17)と対向する円板状の第１平板部(63)と、該第１平板部(63)の外周縁に突設されて缶本体(11)の周壁(16)を包囲するスカート部(64)とから構成されている。第１平板部(63)には中央孔が開設され、スカート部(64)の内周面には、周壁(16)の厚肉周壁部(13)に向かって突出する複数の第１プロジェクション(65)が形成されている。

第２接続部(62)は、前記他方の電池(1a)の封口体(２)の蓋(21)と対向する円板状の第２平板部(68)と、該第２平板部(68)の外周縁に突設されて封口体(２)のキャップ(22)の外周面を包囲する円筒部(69)とから構成され、円筒部(69)の先端は、第１接続部(61)の第１平板部(63)の内周縁に連結されている。又、第２平板部(68)には中央孔が開設されると共に、封口体(２)の蓋(21)に向かって突出する複数の第２プロジェクション(66)が形成され、円筒部(69)には、複数のガス排出孔(67)が開設されている。

２本の電池(1a)(1b)を直列に接続する場合には、先ず、前記他方の電池(1a)の封口体(２)のキャップ(22)をジョイントキャップ(６)の第２接続部(62)の第２平板部(68)の中央孔に挿入して、該第２平板部(68)を封口体(２)の蓋(21)の表面と対向させ、この状態で第２プロジェクション(66)を蓋(21)の表面にレーザ溶接若しくはスポット溶接する。

次に、ジョイントキャップ(６)の第１接続部(61)に前記一方の電池(1a)を設置し、スカート部(64)を周壁(16)の厚肉周壁部(13)に対向させ、この状態で第１プロジェクション(65)を厚肉周壁部(13)にレーザ溶接する。このとき、第１プロジェクション(65)に照射すべきレーザビームの電力値を従来の３３０Ｗから４００Ｗに増大させて上述のレーザ溶接を行なう。これによって、第１プロジェクション(65)と厚肉周壁部(13)の接触面には、従来よりも大きな溶接熱が発生することになるが、厚肉周壁部(13)は、厚さ０.５ｍｍの薄肉周壁部のみによって構成される従来の周壁の厚さよりも０.３ｍｍ大きく、従来の周壁と比べて単位面積当り十分に大きな熱容量を有しているので、前記溶接熱によって厚肉周壁部(13)が損傷を受けることはない。
この様にして、２本以上の電池を直列に接続することによって、所望の電力や電圧を得ることの出来る電池ユニットが構成される。

上記本発明の電池ユニットにおいては、従来よりも大きな溶接熱を発生させてジョイントキャップ(６)の第１プロジェクション(65)を缶本体(11)の周壁(16)の厚肉周壁部(13)に溶接接合することにより、第１プロジェクション(65)の溶け込み量が増大するので、第１プロジェクション(65)と厚肉周壁部(13)との溶接部の面積が増大する。この結果、該溶接部を通過する電流経路の断面積が増大して該電流経路の電気抵抗は従来よりも小さなものとなり、これによってユニット全体の出力が増大する。

又、本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池においては、図７に示す如く、缶本体(11)の底壁を、厚肉周壁部(13)と同一の０.８ｍｍの厚さを有する厚肉底壁(17a)によって形成することも可能である。
該円筒型リチウムイオン二次電池において、厚肉底壁(17a)は、厚肉周壁部(13)と単位面積当り同程度の熱容量を有することとなるので、厚肉底壁(17a)に負極側の集電板(30)の本体(31)をスポット溶接するときに、厚肉底壁(17a)と本体(31)の接触面に従来よりも大きな溶接熱を発生させた場合にも、該溶接熱によって厚肉底壁(17a)が損傷を受けることはない。

従って、該リチウムイオン二次電池によれば、前記溶接部に大きな溶接熱を発生させて負極側の集電板(30)の本体(31)の溶け込み量を増大させることが出来、これによって厚肉底壁(17a)と前記本体(31)の溶接部の面積を増大させることが出来る。この結果、該溶接部を通過する電流経路の断面積が増大することになり、該電流経路の電気抵抗が低減して電池出力が増大する。

又、図７に示す円筒型リチウムイオン二次電池及び上述のジョイントキャップ(６)を用いることにより、図８に示す電池ユニットを構成することが出来る。
該電池ユニットによれば、従来よりも大きな溶接熱を発生させて第１プロジェクション(65)を周壁(16)の厚肉周壁部(13)に溶接することが出来、これによって、電池出力が従来よりも大きな円筒型リチウムイオン二次電池とジョイントキャップ(６)の溶接接合部の面積を増大させることが出来、ユニット全体の出力を大幅に増大させることが出来る。

実施例電池及び比較例電池を作製し、本発明の効果を確認した。
上述の製造方法によって図１に示す本発明の円筒型リチウムイオン二次電池(第１電池)を２本作製する。ここで、第１電池の電池Ａ及び電池Ｂに配備された負極側の集電板と缶本体の底壁との溶接接合部には、０.９ｋＷの電力を１５ｍｓの時間印加し、連続で２.０ｋＷの電力を２０ｍｓの時間印加する条件でスポット溶接を施す。
又、缶本体の底壁の厚さが０.８ｍｍであることを除いて第１電池と同一構成の図７に示す本発明の他の円筒型リチウムイオン二次電池(第２電池)を２本作製する。但し、第２電池の電池Ｃ及び電池Ｄに配備された負極側の集電板と缶本体の底壁との溶接接合部には、０.９ｋＷの電力を１５ｍｓの時間印加し、連続で３.０ｋＷの電力を２０ｍｓの時間印加する条件でスポット溶接を施す。
又、缶本体(１)の厚さが全ての領域で０.５ｍｍであることを除いて第１電池と同一構成の図９に示す従来の円筒型リチウムイオン二次電池(比較例電池)を２本作製する。但し、比較例電池の電池Ｅ及び電池Ｆに配備された負極側の集電板と缶本体の底壁との溶接接合部には、０.９ｋＷの電力を１５ｍｓの時間印加し、連続で２.０ｋＷの電力を２０ｍｓの時間印加する条件でスポット溶接を施す。

その後、各々２本の第１電池、第２電池及び比較例電池をそれぞれジョイントキャップを介して直列に接続して３種類の電池ユニットを形成する。このとき、各ジョイントキャップの第２接続部の第２プロジェクションを電池Ａ、電池Ｃ及び電池Ｅの封口体の蓋にスポット溶接し、第１接続部の第１プロジェクションは、第１電池及び第２電池にあっては電池Ｂ及び電池Ｄの厚肉周壁部に、比較例電池にあっては電池Ｆの周壁にそれぞれレーザ溶接する。ここで、電池Ｂ及び電池Ｄの厚肉周壁部に溶接される第１プロジェクションは、電力値が４００Ｗのレーザビームによって照射され、電池Ｆの周壁に溶接される第１プロジェクションは、電力値が３３０Ｗのレーザビームによって照射される。

そして、各電池ユニットの２本の電池間の電気抵抗(１ｋＨｚ交流インピーダンス)を測定したところ、第１電池によって構成される電池ユニットの電気抵抗が２.９ｍΩ、第２電池によって構成される電池ユニットの電気抵抗が２.７ｍΩであったのに対し、比較例電池によって構成される電池ユニットの電気抵抗は３.２ｍΩであった。
このことから、第１プロジェクションを厚肉周壁部に大きな溶接熱で溶接することにより、第１プロジェクションと厚肉周壁部の溶接部の電気抵抗が確実に低減されることが確認された。又、第１電池の電池ユニットよりも第２電池の電池ユニットの電気抵抗が小さいことから、電池缶の底壁に負極側の集電板を大きな溶接熱で溶接することにより、集電板と底壁の溶接部の電気抵抗が確実に低減されることが確認された。

又、第１電池の電池Ｂとジョイントキャップの第１プロジェクションとの溶接部と、比較例電池の電池Ｆとジョイントキャップの第１プロジェクションとの溶接部とを、それぞれ観察した。
この結果、電池Ｂの厚肉周壁部の溶接部にはいかなる溶接痕も確認することが出来なかったのに対し、電池Ｆの周壁の溶接部には溶接痕が僅かに確認された。このことから、厚肉周壁部の単位面積当りの熱容量は十分に大きく、第１プロジェクションの溶融量を増大させるための大きな溶接熱に十分に耐え得ることが確認された。

本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。 該円筒型リチウムイオン二次電池の構成を示す一部破断斜視図である。 該円筒型リチウムイオン二次電池の集電板と一部を展開した巻き取り電極体の斜視図である。 正極側の集電板を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明に係る２本の円筒型リチウムイオン二次電池をジョイントキャップによって直列に接続した状態を拡大して示す断面図である。 本発明に係る他の円筒型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。 本発明に係る他の２本の円筒型リチウムイオン二次電池をジョイントキャップによって直列に接続した状態を拡大して示す断面図である。 従来の円筒型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。 従来の２本の円筒型リチウムイオン二次電池をジョイントキャップによって直列に接続した状態を拡大して示す断面図である。

符号の説明

(１) 電池缶
(1a) 電池
(1b) 電池
(10) 負極端子部
(12) 絶縁部材
(13) 厚肉周壁部
(14) 薄肉周壁部
(15) テーパ面
(16) 周壁
(17) 底壁
(17a) 厚肉底壁
(２) 封口体
(20) 正極端子部
(21) 蓋
(22) キャップ
(３) 集電板
(30) 集電板
(４) 巻き取り電極体
(６) ジョイントキャップ
(61) 第１接続部
(62) 第２接続部
(64) スカート部
(65) 第１プロジェクション

Claims (4)

1. 筒状の缶本体(11)の開口部に封口体(２)を取り付けてなる電池缶(１)の内部に二次電池要素が収容され、該二次電池要素が発生する電力を正負一対の電極端子部(10)(20)から外部に取り出すことが出来る筒型二次電池において、前記缶本体(11)は、筒状の周壁(16)と該周壁(16)の一方の開口を塞ぐ底壁とを一体成型して構成されており、該底壁によって一方の電極端子部(10)が構成され、前記周壁(16)は、底壁側の厚肉周壁部(13)と封口体(２)側の薄肉周壁部(14)とから構成されていることを特徴とする筒型二次電池。
2. 前記二次電池要素は、それぞれ帯状の正極(41)と負極(43)の間にセパレータ(42)を介在させてこれらを渦巻状に巻き取った巻き取り電極体(４)を具え、正極(41)及び負極(43)はそれぞれ、帯状芯体の表面に活物質を塗布して構成され、前記巻き取り電極体(４)の何れか一方の端部には、正極(41)或いは負極(43)を構成する帯状芯体の端縁が突出し、該端縁を覆って集電板(30)が設置され、該集電板(30)が前記底壁に溶接されており、前記周壁(16)の厚肉周壁部(13)の内周面は、薄肉内周壁(14)の内周面よりも内側に突出して巻き取り電極体(４)の外周面と対向しており、厚肉周壁部(13)と薄肉周壁部(14)との間には、両周壁部(13)(14)の内周面を繋ぐテーパ面(15)が形成されている請求項１に記載の筒型二次電池。
3. 前記底壁は、前記周壁(16)の厚肉周壁部(13)と同一若しくは略同一の厚さを有する厚肉底壁(17a)によって形成されている請求項２に記載の筒型二次電池。
4. 電池本体の両端部に一対の電極端子部が設けられている複数本の電池を直列に接続して構成され、連続する２本の電池(1a)(1b)の間にはジョイントキャップ(６)が介在している電池ユニットにおいて、
   前記電池は、筒状の缶本体(11)の開口部に封口体(２)を取り付けてなる電池缶(１)を具え、該電池缶(１)の内部には二次電池要素が収容され、該二次電池要素が発生する電力を正負一対の電極端子部(10)(20)から外部に取り出すことが可能であって、前記缶本体(11)は、筒状の周壁(16)と該周壁(16)の一方の開口を塞ぐ底壁とを一体成型して構成されており、該底壁によって一方の電極端子部(10)が構成されると共に、前記封口体(２)によって他方の電極端子部(20)が構成され、前記周壁(16)は、底壁側の厚肉周壁部(13)と封口体(２)側の薄肉周壁部(14)とから構成されており、
   前記ジョイントキャップ(６)は、第１の電池(1b)の缶本体(11)の底壁に接触すべき第１接続部(61)と、第２の電池(1a)の封口体(２)に接触すべき第２接続部(62)とにより構成され、前記第１接続部(61)は、第１の電池(1b)の缶本体(11)の底壁と対向する平板部(63)と、該平板部(63)の外周縁に突設されて第１の電池(1b)の缶本体(11)の周壁(16)を包囲する筒状のスカート部(64)とを具え、該スカート部(64)は、第１の電池(1b)の周壁(16)の厚肉周壁部(13)に溶接されていることを特徴とする電池ユニット。

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