JP2005276458A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 缶体の開口部を封口体により封口させた非水電解質二次電池において、第１金属板と第２金属板とを有する封口体を用いてその強度を高めると共に、第１金属板と第２金属板との密着性を高めて、電池の出力特性などが低下するのを防止する。
【解決手段】 缶体20と、缶体の開口部を封口する封口体30とにより構成される電池容器内に、正極１と負極２と非水電解質とが収容された非水電解質二次電池において、封口体として、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板34で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板35で構成されたものを用い、上記の第１金属板に、第２金属板との溶接が容易な金属で構成された第３金属板36を接合させ、この第３金属板を第２金属板に溶接させて第１金属板を第２金属板に取り付けた。
【選択図】 図２

Description

この発明は、缶体と、この缶体の開口部を封口する封口体とによって構成される電池容器内に、正極と負極と非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池に係り、封口体の強度を高めて、電池の内圧が大きく上昇した場合などにおいて封口体が変形するのを抑制すると共に、封口体の強度を高めるために、２枚の金属板を用いた場合において、その密着性を高めるようにした点に特徴を有するものである。

近年、高出力，高エネルギー密度の新型二次電池として、非水系溶媒に溶質を溶解させた非水電解液を使用し、リチウムの酸化，還元を利用した高起電力の非水電解質二次電池が利用されるようになった。

そして、このような非水電解質二次電池としては、例えば、図１に示すように、正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させてスパイラル状に巻いた電極体１０を缶体２０内に収容させ、上記の正極１を、正極リード１ａを介して端子キャップ３１が設けられた封口体３０に接続させる一方、上記の負極２を、負極リード２ａを介して缶体２０に接続させ、この缶体２０内に非水電解液（図示せず）を注液した後、上記の缶体２０の開口部の内周側と封口体３０の周囲との間に絶縁パッキン４を挟み込み、この状態で上記の缶体２０の開口部側をかしめて、缶体２０の開口部に封口体３０を取り付け、缶体２０の開口部をこの封口体３０によって封口させると共に、上記の絶縁パッキン４により缶体２０と封口体３０とを電気的に分離させるようにしたものが用いられている。

また、上記の非水電解質二次電池においては、上記の封口体３０に設けられた貫通穴３２を安全弁３３によって封止させると共に、上記の端子キャップ３１にガス抜き穴３１ａを設け、非水電解質二次電池の内圧が異常に上昇した場合には、上記の安全弁３３が破壊されて、ガスが貫通穴３２から上記のガス抜き穴３１ａを通して外部に放出されるようにしている。

ここで、上記の非水電解質二次電池においては、上記の封口体３０として、一般に正極電位で安定なアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されたものを用いる一方、上記の缶体２０としては、一般に負極電位で安定なステンレス鋼や、ニッケルや、ニッケルメッキした鉄等を用いるようにしている。

また、近年においては、電気自動車の電源などに上記のような非水電解質二次電池が使用されるようになり、このような非水電解質二次電池においては、その容量が非常に大きく、大電流での充放電が行われるため、電池内において発生するガスの量が大きく増加して、電池の内圧が大きく上昇した。

そして、このように電池の内圧が大きく上昇した場合、上記の安全弁３３が破壊される前に、その圧力により缶体２０の開口部を封口させているアルミニウムやアルミニウム合金で構成された上記の封口体３０が変形して、封口体３０と缶体２０との密閉性が低下し、これにより電池内におけるガスや非水電解液が封口体３０と缶体２０との封口部分から漏れ出して、電池特性が大幅に低下するなどの問題があった。

そして、本出願人は、上記のような非水電解質二次電池において、封口体の強度を高めるために、先の出願（特願２００３−０３９４８号）において、封口体として、アルミニウムやアルミニウム合金で構成された第１金属板を、高強度のステンレス鋼やニッケルやニッケルメッキした鉄等で構成された第２金属板に密着させたものを用い、上記のアルミニウムやアルミニウム合金で構成された第１金属板を缶体の内部側に位置させるようにした非水電解質二次電池を提案した。

しかし、上記のようなアルミニウムやアルミニウム合金で構成された第１金属板と、ステンレス鋼やニッケルやニッケルメッキした鉄等で構成された第２金属板とを、溶接などによって接合した際に、密着性が良好ではなく、この第１金属板と第２金属板との間の接触抵抗が高くなって、電池の出力特性などが低下するという問題が生じた。

この発明は、非水電解質二次電池における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものであり、封口体の強度を高め、電池の内圧が大きく上昇した場合などにおいて封口体が変形するのを抑制し、封口体と缶体との封口部分からガスや非水電解液が漏れ出すのを防止すると共に、封口体を構成する第１金属板と第２金属板との密着性を高め、電池の出力特性などが低下するのを防止することを課題とするものである。

この発明における第１の非水電解質二次電池においては、上記のような課題を解決するため、缶体と、この缶体の開口部を封口する封口体とによって構成される電池容器内に、正極と負極と非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池において、上記の封口体に、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板で構成されたものを用い、上記の第１金属板に、上記の第２金属板との溶接が容易な金属で構成された第３金属板を接合させ、この第３金属板を第２金属板に溶接させて、第１金属板を第２金属板に取り付けるようにした。

そして、この第１の非水電解質二次電池のように、第２金属板との溶接が容易な金属で構成された第３金属板を第２金属板に溶接させて、上記の第１金属板を第２金属板に取り付けると、高強度の金属からなる第２金属板によって封口体の強度が向上すると共に、第３金属板を介して第１金属板が第２金属板に強固に取り付けられて、第１金属板と第２金属板との密着性が向上し、第１金属板と第２金属板との間の接触抵抗が高くなるのが防止される。

ここで、上記の第２金属板に用いる高強度の金属としては、例えば、ステンレス鋼，ニッケル，ニッケルメッキした鉄から選択される金属などを用いることができ、封口体の強度を十分に高めるためには、その厚みを１ｍｍ以上にすることが好ましい。

また、上記の第３金属板に用いる第２金属板との溶接が容易な金属としては、第２金属板と同種の金属を用いることができる。

また、第２金属板を上記の第１金属板に接合させるにあたっては、第１金属板と第３金属板とが強固に接合されるようにクラッド接合させることが好ましい。なお、第１金属板と第３金属板とを接合させる場合と同様にして、第１金属板と第２金属板とをクラッド接合させることも考えられるが、封口体の強度を十分に高めるため、上記のように第２金属板の厚みを厚くした場合には、第１金属板と第２金属板とをクラッド接合させることが困難で、第１金属板と第２金属板との密着性を十分に向上させることが困難になる。

また、この発明における第２の非水電解質二次電池においては、上記のような課題を解決するため、缶体と、この缶体の開口部を封口する封口体とによって構成される電池容器内に、正極と負極と非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池において、上記の封口体に、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板で構成されたものを用い、上記の第１金属板と第２金属板との接合部分に凹凸を設け、この凹凸部分をレーザー溶接させて、第１金属板と第２金属板とを結合させるようにした。

そして、この第２の非水電解質二次電池のように、第１金属板と第２金属板との接合部分に凹凸を設け、この凹凸部分をレーザー溶接させると、この凹凸部分において第１金属板相互及び／又は第２金属板相互が溶接されるようになり、高強度の金属からなる第２金属板によって封口体の強度が向上すると共に、第１金属板と第２金属板との密着性が向上し、第１金属板と第２金属板との間の接触抵抗が高くなるのが防止される。

この発明における非水電解質二次電池においては、上記のように缶体の開口部を封口する封口体として、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板で構成されたものを用いるようにしたため、この第２金属板によって封口体の強度が向上し、電池の内圧が大きく上昇した場合などにおいても、封口体が変形するのが防止されて、封口体と缶体との封口部分からガスや非水電解液が漏れ出すのが抑制され、電池特性が低下するのが防止されるようになる。

また、この発明における非水電解質二次電池においては、上記のアルミニウムを含む第１金属板と第２金属板とを接合させるにあたり、第２金属板との溶接が容易な金属で構成された第３金属板を第１金属板に接合させ、この第３金属板を第２金属板に溶接させて第１金属板を第２金属板に取り付けるようにし、或いは第１金属板と第２金属板との接合部分に凹凸を設け、この凹凸部分をレーザー溶接させて第１金属板と第２金属板とを結合させるようにしたため、第１金属板と第２金属板との密着性が向上し、第１金属板と第２金属板との間の接触抵抗が高くなるのが防止されて、電池の出力特性などが向上する。

ここで、この発明の実施形態に係る非水電解質二次電池を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明における非水電解質二次電池は、特に下記の実施形態に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

（実施形態１）
この実施形態における非水電解質二次電池においても、図２に示すように、図１に示した非水電解質二次電池と同様に、正極１と負極２との間にセパレータ３を介在させてスパイラル状に巻いた電極体１０を缶体２０内に収容させ、正極１を、正極リード１ａを介して端子キャップ３１が設けられた封口体３０に接続させる一方、負極２を、負極リード２ａを介して缶体２０に接続させ、この缶体２０内に非水電解液（図示せず）を注液した後、上記の缶体２０の開口部の内周側と封口体３０の周囲との間に絶縁パッキン４を挟み込み、この状態で上記の缶体２０の開口部側をかしめて、缶体２０の開口部に封口体３０を取り付け、缶体２０の開口部をこの封口体３０によって封口させると共に、上記の絶縁パッキン４により缶体２０と封口体３０とを電気的に分離させるようにした。

また、この非水電解質二次電池においても、上記の封口体３０に設けられた貫通穴３２を安全弁３３によって封止させると共に、上記の端子キャップ３１にガス抜き穴３１ａを設け、密閉型二次電池の内圧が異常に上昇した場合には、上記の安全弁３３が破壊されて、ガスが貫通穴３２から上記のガス抜き穴３１ａを通して外部に放出されるようにした。

ここで、この実施形態における非水電解質二次電池においては、上記の封口体３０を得るにあたり、図３に示すように、アルミニウムで構成された第１金属板３４と、ニッケルで構成された厚い第２金属板３５と、ニッケルで構成された薄い第３金属板３６とを用い、上記の第１金属板３４に第３金属板３６をクラッド接合させた後、この第３金属板３６を上記の第１金属板３４と第２金属板３５との間に介在させて、レーザー溶接などにより第３金属板３６を第２金属板３５に溶接させて、第１金属板３４を第２金属板３５に取り付けるようにした。

このようにすると、上記の第３金属板３６を介して第１金属板３４と第２金属板３５とが取り付けられて、第１金属板３４と第２金属板３５との密着性が向上し、第１金属板３４と第２金属板３５との間の接触抵抗が高くなるのが防止されるようになった。

（実施形態２）
この実施形態における非水電解質二次電池においては、封口体３０を得るにあたり、図４に示すように、アルミニウムで構成された第１金属板３４に、内周側に雌螺子３４ｂからなる凹凸が形成された筒状の接合用突部３４ａを設ける一方、ニッケルで構成された厚い第２金属板３５に、上記の筒状の接合用突部３４ａが嵌め込まれる環状の接合用凹溝３５ａを設けると共に、この接合用凹溝３５ａにおける小径側の部分に上記の雌螺子３４ｂと螺合する雄螺子３５ｂからなる凹凸を設けるようにした。

そして、上記の第１金属板３４に設けられた筒状の接合用突部３４ａを、第２金属板３５に設けられた環状の接合用凹溝３５ａ内に嵌め込み、接合用突部３４ａに設けられた雌螺子３４ｂに接合用凹溝３５ａに設けられた雄螺子３５ｂをねじ込んで、第１金属板３４と第２金属板３５とを接合させ、この状態で、上記の雌螺子３４ｂと雄螺子３５ｂとがねじ合わされた接合部分にレーザーＬを照射させ、この接合部分をレーザー溶接させて、第１金属板３４を第２金属板３５に取り付けるようにした。

ここで、上記のように雌螺子３４ｂと雄螺子３５ｂとがねじ合わされた接合部分にレーザーＬを照射させてレーザー溶接させると、上記の接合用凹溝３５ａに設けられた雄螺子３５ｂにおける凸部間や、上記の接合用突部３４ａに設けられた雌螺子３４ｂにおける凸部間が、他方の凹部間を貫通して溶接されるようになり、第１金属板３４と第２金属板３５との密着性が向上し、第１金属板３４と第２金属板３５との間の接触抵抗が高くなるのが防止されるようになった。

従来の非水電解質二次電池の構造を示した概略説明図である。 この発明の実施形態１に係る非水電解質二次電池の構造を示した概略説明図である。 上記の実施形態１に係る非水電解質二次電池に使用する封口体を製造する状態を示した断面説明図である。 この発明の実施形態２に係る非水電解質二次電池に使用する封口体を製造する状態を示した断面説明図である。

符号の説明

１ 正極
１ａ 正極リード
２ 負極
２ａ 負極リード
３ セパレータ
４ 絶縁パッキン
１０ 電極体
２０ 缶体
３０ 封口体
３１ 端子キャップ
３１ａ ガス抜き穴
３２ 貫通穴
３３ 安全弁
３４ 第１金属板
３４ａ 接合突部
３４ｂ 雌螺子
３５ 第２金属板
３５ａ 接合凹溝
３５ｂ 雄螺子
３６ 第３金属板

Claims (5)

1. 缶体と、この缶体の開口部を封口する封口体とによって構成される電池容器内に、正極と負極と非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池において、上記の封口体に、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板で構成されたものを用い、上記の第１金属板に、上記の第２金属板との溶接が容易な金属で構成された第３金属板を接合させ、この第３金属板を第２金属板に溶接させて、第１金属板を第２金属板に取り付けたことを特徴とする非水電解質二次電池。
2. 請求項１に記載した非水電解質二次電池において、上記の第２金属板の厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする非水電解質二次電池。
3. 請求項１又は請求項２に記載した非水電解質二次電池において、上記のアルミニウムを含む第１金属板に、上記の第３金属板をクラッド接合させたことを特徴とする非水電解質二次電池。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した非水電解質二次電池において、上記の第２金属板と第３金属板とに、ステンレス鋼，ニッケル，ニッケルメッキした鉄から選択される金属を用いたことを特徴とする非水電解質二次電池。
5. 缶体と、この缶体の開口部を封口する封口体とによって構成される電池容器内に、正極と負極と非水電解質とが収容されてなる非水電解質二次電池において、上記の封口体に、缶体内部側がアルミニウムを含む第１金属板で構成されると共に缶体外部側が高強度の金属からなる第２金属板で構成されたものを用い、上記の第１金属板と第２金属板との接合部分に凹凸を設け、この凹凸部分をレーザー溶接させて、第１金属板と第２金属板とを結合させたことを特徴とする非水電解質二次電池。

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