JP2005259414A

JP2005259414A - 電池

Info

Publication number: JP2005259414A
Application number: JP2004066799A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Munenaga; 胸永　　訓良; Takeshi Shimozono; 下薗　　武司; Isao Suzuki; 鈴木　　勲; 雅和 ▲堤▼; Masakazu Tsutsumi
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】発電要素２を堅牢性を備えた接続導体３で支持することにより、電池が振動や衝撃を受けた場合に電池ケース内部でこの発電要素２が揺動するのを防止し、電極の破損や短絡が発生するおそれを防ぐことができる電池を提供する。
【解決手段】正負の電極をセパレータを介して重ね合わせた発電要素２を電池容器１と蓋板５とからなる金属製電池ケースに収納した電池において、発電要素２は、一端部に正極のアルミニウム箔２ａが突出すると共に、他端部に負極の銅箔２ｂが突出し、金属製電池ケース内部には、堅牢性を備えた接続導体３が蓋板５に取り付けられた正極端子６に接続されて配置され、発電要素２の正極のアルミニウム箔２ａの突出部がこの接続導体３に溶接されると共に、負極の銅箔２ｂの突出部が電池容器１内部に溶接されている構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、正極と負極がセパレータを介して巻回されたり積層されることにより重なり合った発電要素を金属製電池ケースに収納した電池に関するものである。

従来の大型の非水電解質二次電池には、図２〜図４に示すように、電池容器１内に横置きに収納した発電要素２の左右両端部に電極の集電基体である金属箔２ａ，２ｂを突出させ、これらの金属箔２ａ，２ｂに接続導体３，４を溶接すると共に、上方の蓋板５に取り付けた正負極の端子６，７にこれら正負極の接続導体３，４をそれぞれ接続固定するようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、このような非水電解質二次電池では、発電要素２が左右両端部で接続導体３，４に支えられているものの、これらの接続導体３，４は、双方ともに蓋板５の下方に吊り下げられた構造となるので、非水電解質二次電池が振動や衝撃を受けると、電池容器１内で発電要素２の下部が図４の矢印Ａに示す前後方向に揺動し、電極が破損したりセパレータが破れて電極間が短絡するおそれがあるという問題が生じていた。
特開２００３−３４６８８２号公報

本発明は、発電要素を堅牢性を備えた接続導体で支持することにより、電池が振動や衝撃を受けた場合に電池ケース内部でこの発電要素が揺動して電極の破損や短絡が発生するおそれがあるという問題を解決しようとするものである。

請求項１の発明は、正負の電極をセパレータを介して重ね合わせた発電要素を金属製電池ケースに収納した電池において、発電要素は、一端部に一方の電極の集電基体が突出すると共に、他端部に他方の電極の集電基体が突出し、金属製電池ケース内部には、堅牢性を備えた接続導体が一方の極性の端子に接続されて配置され、発電要素の一方の電極の集電基体の突出部がこの接続導体に溶接されると共に、他方の電極の集電基体の突出部が金属製電池ケース内部に溶接されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、発電要素の一端側に突出した電極の集電基体が堅牢性を備えた接続導体を介して、金属製電池ケースに固定された端子に溶接されると共に、他端側に突出した電極の集電基体も金属製電池ケース内部に溶接されるので、この発電要素が金属製電池ケースの内部で両端部を支持されて、電池が振動や衝撃を受けても容易に揺動するようなことがなくなり、電極の破損や短絡を防止することができるようになる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１を参照して説明する。なお、この図１においても、図２〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態も、従来例と同様に、大型の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、図１に示すように、電池容器１内に長円筒形の発電要素２を収納し、この電池容器１の開口部に蓋板５を嵌め込んでレーザ溶接により封止固定したものである。電池容器１は、ステンレス鋼製の底の深い方形の容器であり、図１では開口部が右側を向くように横向きに配置した場合を示す。蓋板５は、ステンレス鋼製の方形の板材であり、正極端子６が取り付けられている。正極端子６は、この蓋板５の表裏面に貫通すると共に、絶縁封止材８，９によりこの蓋板５に対し絶縁封止して固定されている。

発電要素２は、従来例と同様に、正極と負極をセパレータを介して長円筒形に巻回したものである。正極は、この正極の集電基体である帯状のアルミニウム箔２ａの表面に正極活物質を塗布したものであり、負極は、この負極の集電基体である帯状の銅箔２ｂの表面に負極活物質を塗布したものである。ただし、これらの正極と負極は、それぞれ帯状の片方の側端部に活物質を塗布しない未塗工部を設けておき、この未塗工部でアルミニウム箔２ａと銅箔２ｂを露出させると共に、これらの正極と負極を巻回する際に、巻回軸方向（図では左右方向）に沿って互いに反対方向にずらすことにより、長円筒形の一方（図示右側）の端面には正極の集電基体であるアルミニウム箔２ａのみがはみ出し、他方（図示左側）の端面には負極の集電基体である銅箔２ｂのみがはみ出すようにしている。そして、この発電要素２は、従来例と同様に横置きにして、電池容器１内に収納されている。なお、この発電要素２は、１個だけを電池容器１内に収納してもよいし、図２及び図４に示した従来例のように２個の発電要素２，２を並べて収納してもよく、３個以上を収納することもできる。

上記発電要素２の左右の端部に突出する金属箔２ａ，２ｂには、それぞれ接続導体３，４に溶接されている。正極の集電基体であるアルミニウム箔２ａを溶接する接続導体３は、十分な板厚を有し堅牢性を備えたアルミニウム合金板からなる。また、負極の集電基体である銅箔２ｂを溶接する接続導体４は、十分な板厚を有し堅牢性を備えた銅合金板からなる。本明細書で「堅牢性を備えた」とは、単に剛性が高いだけでなく、一般的な使用環境において考慮される振動や衝撃による外力に対して、実質的に（実用上問題となる程度の大きさの）弾性変形や塑性変形を起こすことのない性質を備えたことをいう。発電要素２の金属箔２ａ，２ｂは、長円筒形の中央の直線部（図示上下端の湾曲部の間の箔が垂直面となる部分）で重なり合った状態で、これらの接続導体３，４の表面に沿わせて溶接される。なお、レーザ溶接や抵抗溶接等では、薄い金属箔２ａ，２ｂが破断・飛散するおそれがあるので、本実施形態では超音波溶接を用いて溶接している。また、この超音波溶接を用いても薄い金属箔２ａ，２ｂが確実に破断しないようにするのは困難であるため、図２〜図４に示した従来例のように、接続導体３，４と金属箔２ａ，２ｂを、この接続導体３，４よりは薄いが金属箔２ａ，２ｂよりは十分に厚い金属板で挟んで、この金属板を介して超音波溶接するようにしてもよい。

上記正極のアルミニウム箔２ａを溶接した接続導体３は、右端部が蓋板５の内側で正極端子６に接続固定されている。即ち、正極端子６は、左端部の図示しない突出部が絶縁封止材８と蓋板５と絶縁封止材９を貫通して電池容器１の内部に入り込むので、絶縁封止材９上でこの突出部をさらに接続導体３の右端部に貫通させてかしめることにより、蓋板５に対して絶縁封止を行うと共に接続導体３をも接続固定する。また、負極の銅箔２ｂを溶接した接続導体４は、左端部が電池容器１の左端の底板内面に抵抗溶接により接続固定されている。従って、本実施形態の非水電解質二次電池は、電池容器１と蓋板５がそのまま負極端子となる。

上記非水電解質二次電池は、電池容器１又は蓋板５に予め開口された図示しない注液口から内部に電解液を注入し、予備充電等を行った後にこの注液口を封口することにより使用可能な電池となる。

上記構成によれば、発電要素２の左右両端部に突出した金属箔２ａ，２ｂが堅牢性を備えた接続導体３，４に溶接されて支持されると共に、これらの接続導体３，４も左右の端部が蓋板５や電池容器１の底面に固定されるので、非水電解質二次電池が振動や衝撃を受けても、この発電要素２が電池容器１内部で大きく移動したり揺動するようなことがなくなり、電極が破損したり短絡を起こすのを防ぐことができるようになる。

なお、上記実施形態では、長円筒形の巻回型の発電要素２を用いる場合を示したが、この発電要素２の形状や構造は任意であり、正負の電極をセパレータを介して重ね合わせたものであれば、長円筒形以外の扁平状の巻回型の発電要素や円筒形の巻回型の発電要素、積層型の発電要素等を用いた場合であっても、このような発電要素の両端部に突出する電極の集電基体を溶接により固定して支持することにより同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、発電要素２の負極の銅箔２ｂが接続導体４を介して電池容器１の底面に接続固定される場合を示したが、この銅箔２ｂは、電池容器１の底面に直接溶接により接続固定してもよい。この負極の銅箔２ｂを接続導体４を介して電池容器１に接続固定する場合には、この接続導体４の右端部に銅箔２ｂの中央部を溶接すると共に、左端部を電池容器１の底面の中央部に溶接することにより、振動や衝撃に対して確実に支持できるようにすることが好ましい。さらに、発電要素２の正極のアルミニウム箔２ａを接続する接続導体３についても、右端部にこのアルミニウム箔２ａの中央部を溶接すると共に、左端部を正極端子６に接続固定して蓋板５の中央部で支持できるようにすることが好ましい。

また、上記実施形態では、正極端子６を蓋板５に取り付けると共に、電池容器１の右端開口部にこの蓋板５を嵌め込んだ電池ケースを用いる場合を示したが、この電池ケースの構成は任意であり、例えば筒状のケース本体の両端開口部にそれぞれ蓋板を嵌め込むようにした電池ケースを用いることもできる。この場合、一方の蓋板に正極端子６が取り付けられているとすると、負極の銅箔２ｂは、他方の蓋板に直接又は接続導体４を介して溶接することになる。さらに、正極端子６は、必ずしも蓋板に取り付けられる場合に限らず、電池ケースの他の部分に取り付けることもできる。

また、上記実施形態では、発電要素２の正極のアルミニウム箔２ａを正極端子６に接続固定された接続導体３に溶接し、負極の銅箔２ｂを電池ケース内部に溶接する場合を示したが、これらの正負極は逆であってもよい。さらに、上記実施形態では、大型の非水電解質二次電池について説明したが、電池の大きさや電池の種類は任意である。ただし、振動や衝撃に対して発電要素を確実に支持するものであるため、この発電要素にある程度重量のある電池ほど効果的である。

本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す縦断面正面図である。従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す分解斜視図である。従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す縦断面正面図である。従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を示す縦断面側面図である。

符号の説明

１電池容器
２発電要素
２ａアルミニウム箔（金属箔）
２ｂ銅箔（金属箔）
３接続導体
５蓋板
６正極端子

Claims

正負の電極をセパレータを介して重ね合わせた発電要素を金属製電池ケースに収納した電池において、
発電要素は、一端部に一方の電極の集電基体が突出すると共に、他端部に他方の電極の集電基体が突出し、金属製電池ケース内部には、堅牢性を備えた接続導体が一方の極性の端子に接続されて配置され、発電要素の一方の電極の集電基体の突出部がこの接続導体に溶接されると共に、他方の電極の集電基体の突出部が金属製電池ケース内部に溶接されていることを特徴とする電池。