JP2006252890A - 筒型二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 集電板と封口板とを容易に接続することが出来、然も内部抵抗の低減が可能な筒型二次電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る筒型二次電池１は、有底筒体11の開口部に封口板４を固定してなる電池缶10の内部に、非水電解液を含浸した電極体２を収容して構成される。電極体２の両端部には一対の電極21、22が突出し、両電極21、22の端縁には、それぞれ円板状の第１集電板31と第２集電板32とが接合され、第２集電板32の表面は、有底筒体11の底面に抵抗溶接されている。第１集電板31には、その表面から封口板４に向けて略垂直に伸びる板状の突片33が突設されると共に、封口板には、該突片33の突設位置に対応して、該突片33が嵌入すべきスリット孔41が開設され、第１集電板31の突片33が封口板２のスリット孔41に嵌入した状態で、該突片33とスリット孔41の嵌合部に、レーザ溶接が施されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明に係る筒型二次電池１は、有底筒体11の開口部に封口板４を固定してなる電池缶10の内部に、非水電解液を含浸した電極体２を収容して構成される。電極体２の両端部には一対の電極21、22が突出し、両電極21、22の端縁には、それぞれ円板状の第１集電板31と第２集電板32とが接合され、第２集電板32の表面は、有底筒体11の底面に抵抗溶接されている。第１集電板31には、その表面から封口板４に向けて略垂直に伸びる板状の突片33が突設されると共に、封口板には、該突片33の突設位置に対応して、該突片33が嵌入すべきスリット孔41が開設され、第１集電板31の突片33が封口板２のスリット孔41に嵌入した状態で、該突片33とスリット孔41の嵌合部に、レーザ溶接が施されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、有底筒体の開口部に封口板を固定してなる電池缶の内部に、発電要素となる電極体を収容して構成される筒型二次電池に関するものである。
従来のリチウムイオン二次電池(５)は、図７に示す如く、円筒型の電池缶(50)の内部に巻き取り電極体(54)を収容して構成される。電池缶(50)は、負極となる有底筒体(51)の開口部に絶縁部材(56)を介して封口板(53)をかしめ固定してなり、封口板(53)には、正極端子(57)が取り付けられている(特許文献１参照)。
巻き取り電極体(54)の両端部には、それぞれ円板状の正極集電板(52a)及び負極集電板(52b)が溶接され、負極集電板(52b)の表面が有底筒体(51)の底面に溶接される一方、正極集電板(52a)の表面には、リード板(55)の一方の端部が溶接され、該リード板(55)の他方の端部が、封口板(53)の裏面に溶接されている。これによって、正極端子(57)及び有底筒体(51)の底面から、巻き取り電極体(54)の発生電力を取り出すことが出来る様になっている。
封口板(53)には中央孔(58)が開設され、該中央孔(58)には、内圧が所定値を超えたときに開放すべき弁膜機構(59)が配備されている。
巻き取り電極体(54)の両端部には、それぞれ円板状の正極集電板(52a)及び負極集電板(52b)が溶接され、負極集電板(52b)の表面が有底筒体(51)の底面に溶接される一方、正極集電板(52a)の表面には、リード板(55)の一方の端部が溶接され、該リード板(55)の他方の端部が、封口板(53)の裏面に溶接されている。これによって、正極端子(57)及び有底筒体(51)の底面から、巻き取り電極体(54)の発生電力を取り出すことが出来る様になっている。
封口板(53)には中央孔(58)が開設され、該中央孔(58)には、内圧が所定値を超えたときに開放すべき弁膜機構(59)が配備されている。
上記従来のリチウムイオン二次電池(５)の組立工程においては、先ず、巻き取り電極体(54)の両端部に、リード板(55)の一方の端部が溶接された正極集電板(52a)及び負極集電板(52b)を溶接する。そして、該巻き取り電極体(54)を有底筒体(51)の内部に収容した後、負極集電板(52b)の表面を有底筒体(51)の底面に抵抗溶接し、更に、リード板(55)の他方の端部を封口板(53)の裏面に超音波溶接する。
そして、リード板(55)を折り曲げることにより、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に押し込み、この状態で、該封口板(53)を絶縁部材(56)を介して有底筒体(51)の開口部にかしめ固定して、リチウムイオン二次電池(５)を完成する。
特開２００２−３４３３１６号公報
そして、リード板(55)を折り曲げることにより、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に押し込み、この状態で、該封口板(53)を絶縁部材(56)を介して有底筒体(51)の開口部にかしめ固定して、リチウムイオン二次電池(５)を完成する。
しかしながら、上記従来のリチウムイオン二次電池(５)において、リード板(55)の先端部を封口板(53)の裏面に溶接する工程では、第１集電板(52a)の表面と封口板(53)の裏面の間に充分な間隔が必要なため、リード板(55)は、溶接後の第１集電板(52a)の表面と封口板(53)の裏面の間隔よりも充分に長く形成されている。これによって、正極集電板(52a)と封口板(53)の間の導電経路を形成するリード板(55)の電気抵抗が増大し、この結果、電池(５)の内部抵抗が大きくなる問題があった。
又、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定する工程においては、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に収めるべく、リード板(55)を折り曲げる煩雑な作業が必要であった。
そこで本発明の目的は、組み立てが容易であり、然も内部抵抗の低減が可能な筒型二次電池及びその製造方法を提供することである。
又、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定する工程においては、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に収めるべく、リード板(55)を折り曲げる煩雑な作業が必要であった。
そこで本発明の目的は、組み立てが容易であり、然も内部抵抗の低減が可能な筒型二次電池及びその製造方法を提供することである。
本発明に係る筒型二次電池は、有底筒体(11)の開口部に封口板(４)を固定してなる電池缶(10)の内部に、非水電解液を含浸した電極体(２)を収容して構成され、該電極体(２)の両端部には一対の電極(21)(22)が突出し、両電極(21)(22)の端縁には、それぞれ第１集電板(31)と第２集電板(32)とが接合され、第１集電板(31)が前記封口板(４)に対して電気的に接続されると共に、第２集電板(32)が前記有底筒体(11)に対して電気的に接続されて、封口板(４)と有底筒体(11)から電極体(２)の発生電力を取り出すことが出来る様になっている。
前記第１集電板(31)には、その表面から封口板(４)に向けて略垂直に伸びる少なくとも１つの突片(33)が形成されると共に、前記封口板(４)には、該突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設され、第１集電板(31)の突片(33)が封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入した状態で、該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に溶接が施されている。
具体的には、前記封口板(４)のスリット孔(41)と第１集電板(31)の突片(33)の嵌合部にレーザ溶接が施されている。
前記第１集電板(31)には、その表面から封口板(４)に向けて略垂直に伸びる少なくとも１つの突片(33)が形成されると共に、前記封口板(４)には、該突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設され、第１集電板(31)の突片(33)が封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入した状態で、該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に溶接が施されている。
具体的には、前記封口板(４)のスリット孔(41)と第１集電板(31)の突片(33)の嵌合部にレーザ溶接が施されている。
上記本発明の筒型二次電池において、第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)の表面から封口板(４)に向けて略垂直に伸びており、該突片(33)の長さは、溶接後の第１集電板(31)の表面と封口板(４)の裏面との間隔よりも僅かに大きく形成されているに過ぎないので、第１集電板(31)と封口板(４)の間の導電経路の長さは、従来の電池よりも短くなる。この結果、該導電経路の電気抵抗が小さくなり、電池の内部抵抗が低減する。
然も、封口板(４)を有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程では、第１集電板(31)の突片(33)を従来の電池のリード板の如く折り曲げる必要はないので、電池の組み立てが容易となる。
然も、封口板(４)を有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程では、第１集電板(31)の突片(33)を従来の電池のリード板の如く折り曲げる必要はないので、電池の組み立てが容易となる。
具体的構成において、前記第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)を構成する金属板に一体に形成されている。
更に具体的には、前記第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)を構成する金属板の一部を該金属板の表面に対して略垂直に折り曲げて形成されている。
或いは、前記第１集電板(31)は、円板状の金属板の表面に前記突片(33)となるべき金属片を溶接固定して構成される。
更に具体的には、前記第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)を構成する金属板の一部を該金属板の表面に対して略垂直に折り曲げて形成されている。
或いは、前記第１集電板(31)は、円板状の金属板の表面に前記突片(33)となるべき金属片を溶接固定して構成される。
又、具体的構成において、前記封口板(４)のスリット孔(41)と第１集電板(31)の突片(33)との嵌合部が溶接された状態で、第１集電板(31)の突片(33)の先端面は、封口板(４)の表面と同一平面上、若しくは封口板(４)のスリット孔(41)の内部に位置している。
該具体的構成によれば、第１集電板(31)の突片(33)の先端部が電池缶(10)の外部に突出することはなく、これによって、電池の取り扱い時におけるユーザの安全性が向上する。
又、本発明に係る筒型二次電池の製造方法は、円板状の金属板に、その表面から略垂直に伸びる突片(33)を形成して第１集電板(31)を作製すると共に、円板状の金属板に、前記突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)を開設して封口板(４)を作製する工程と、
前記電極体(２)の両端部に突出した両電極(21)(22)の端縁に、第１集電板(31)及び第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)及び第２集電板(32)が接合された電極体(２)を有底筒体(11)の開口部から有底筒体(11)の内部に収容し、該有底筒体(11)の底部に第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめた状態で、有底筒体(11)の開口部側から該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に向けてレーザビームを照射することにより、該嵌合部をレーザ溶接する工程と、
封口板(４)を絶縁部材(13)を介して有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程
とを有している。
前記電極体(２)の両端部に突出した両電極(21)(22)の端縁に、第１集電板(31)及び第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)及び第２集電板(32)が接合された電極体(２)を有底筒体(11)の開口部から有底筒体(11)の内部に収容し、該有底筒体(11)の底部に第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめた状態で、有底筒体(11)の開口部側から該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に向けてレーザビームを照射することにより、該嵌合部をレーザ溶接する工程と、
封口板(４)を絶縁部材(13)を介して有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程
とを有している。
上記本発明の筒型二次電池の製造方法によれば、封口板(４)を有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程にて、従来の電池において必要であったリード板を折り曲げる煩雑な作業が不要となり、これによって電池の組み立てが容易となる。
然も、第１集電板(31)の突片(33)の長さは、溶接後の第１集電板(31)の表面と封口板(４)の裏面との間隔よりも僅かに大きく形成されているに過ぎないので、第１集電板(31)と封口板(４)の間の導電経路の長さは、従来の電池よりも短くなる。これによって、該導電経路の電気抵抗を小さくすることが出来、この結果、電池の内部抵抗が低減する。
然も、第１集電板(31)の突片(33)の長さは、溶接後の第１集電板(31)の表面と封口板(４)の裏面との間隔よりも僅かに大きく形成されているに過ぎないので、第１集電板(31)と封口板(４)の間の導電経路の長さは、従来の電池よりも短くなる。これによって、該導電経路の電気抵抗を小さくすることが出来、この結果、電池の内部抵抗が低減する。
本発明に係る筒型二次電池及びその製造方法によれば、組み立てが容易であり、然も、集電板と封口板の間の電気抵抗の低減が可能となる。
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る筒型二次電池(１)は、図１に示す如く、円筒型の電池缶(10)の内部に巻き取り電極体(２)を収容して構成される。電池缶(10)は、負極となる有底筒体(11)の開口部に絶縁部材(13)を介して封口板(４)をかしめ固定してなり、封口板(４)の表面には、正極端子(12)が取り付けられている。
巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正極(21)及び負極(22)の間に帯状のセパレータ(23)を介在させてこれらを渦巻き状に巻回して構成される。巻き取り電極体(２)の両端部には正極(21)及び負極(22)の端縁が突出し、正極(21)及び負極(22)の端縁には、それぞれ円板状の第１集電板(31)及び第２集電板(32)が溶接固定されると共に、第２集電板(32)の表面が有底筒体(11)の底面に溶接されている。
本発明に係る筒型二次電池(１)は、図１に示す如く、円筒型の電池缶(10)の内部に巻き取り電極体(２)を収容して構成される。電池缶(10)は、負極となる有底筒体(11)の開口部に絶縁部材(13)を介して封口板(４)をかしめ固定してなり、封口板(４)の表面には、正極端子(12)が取り付けられている。
巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正極(21)及び負極(22)の間に帯状のセパレータ(23)を介在させてこれらを渦巻き状に巻回して構成される。巻き取り電極体(２)の両端部には正極(21)及び負極(22)の端縁が突出し、正極(21)及び負極(22)の端縁には、それぞれ円板状の第１集電板(31)及び第２集電板(32)が溶接固定されると共に、第２集電板(32)の表面が有底筒体(11)の底面に溶接されている。
第１集電板(31)には、その表面から封口板(４)に向けて略垂直に突片(33)が形成されると共に、封口板(４)には、該突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設されている。第１集電板(31)と封口板(４)は、第１集電板(31)の突片(33)が封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入した状態で、その嵌合部にレーザ溶接が施されている。これによって、正極端子(12)及び有底筒体(11)の底面から、巻き取り電極体(２)の発生電力を取り出すことが出来る様になっている。
図２に示す巻き取り電極体(２)の正極(21)は、アルミニウム箔からなる正極芯体(24)の両面にコバルト酸リチウムを含む正極活物質(26)を塗布して構成され、負極(22)は、銅箔からなる負極芯体(25)の両面に炭素粉末を含む負極活物質(27)を塗布して構成されている。セパレータ(23)は、イオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜であり、該セパレータ(23)には、非水電解液が含浸されている。
正極(21)には、正極活物質(26)の塗布されている塗工部(21a)と、正極活物質(26)の塗布されていない非塗工部(21b)とが形成されている。又、負極(22)にも、負極活物質(27)の塗布されている塗工部(22a)と、負極活物質(27)の塗布されていない非塗工部(22b)とが形成されている。
正極(21)及び負極(22)は、それぞれセパレータ(23)上に幅方向へずらして重ね合わせ、正極(21)及び負極(22)の非塗工部(21b)(22b)をセパレータ(23)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(２)が形成される。該巻き取り電極体(２)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(21)の非塗工部(21b)の芯体(24)の端縁が、セパレータ(23)の一方の端縁よりも外側へ突出し、他方の端部では、負極(22)の非塗工部(22b)の芯体(25)の端縁が、セパレータ(23)の他方の端縁よりも外側へ突出している。
正極(21)及び負極(22)は、それぞれセパレータ(23)上に幅方向へずらして重ね合わせ、正極(21)及び負極(22)の非塗工部(21b)(22b)をセパレータ(23)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(２)が形成される。該巻き取り電極体(２)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(21)の非塗工部(21b)の芯体(24)の端縁が、セパレータ(23)の一方の端縁よりも外側へ突出し、他方の端部では、負極(22)の非塗工部(22b)の芯体(25)の端縁が、セパレータ(23)の他方の端縁よりも外側へ突出している。
第１集電板(31)は、円板状のアルミニウム板からなり、第１集電板(31)の中央部には、中央孔(37)が開設されると共に、該中央孔(37)を中心として放射状に伸びる複数条の凸部(34)がプレス成型されている。該凸部(34)は、第１集電板(31)の半径に直交する断面形状が半円の円弧状を呈し、巻き取り電極体(２)側に突出している。第１集電板(31)の隣接する２つの凸部(34)(34)の間には、それぞれ複数条の切り起こし片(35)が形成され、巻き取り電極体(２)側に突出している。該切り起こし片(35)の切り起こしに伴って形成された貫通孔(36)は、後述の組立工程にて巻き取り電極体(２)に電解液を含浸させる際の電解液の通路となる。
又、第１集電板(31)には、アルミニウム板の一部をその表面に対して略垂直に切り起こすことにより、板状の突片(33)が形成され、上述の如く、該突片(33)が封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入した状態で、その嵌合部にて互いに溶接される。
第２集電板(32)は、円板状の銅板からなり、第１集電板(31)と同様に、第２集電板(32)にも中央部を中心として放射状に伸びる複数条の凸部(34)がプレス成型され、該凸部(34)は、第２集電板(32)の半径に直交する断面形状が半円の円弧状を呈し、巻き取り電極体(２)側に突出している。又、隣接する２つの凸部(34)(34)の間には、それぞれ複数条の切り起こし片(35)が形成され、巻き取り電極体(２)側に突出している。
第２集電板(32)は、中央部にて有底筒体(11)の底面にスポット溶接される。
第２集電板(32)は、中央部にて有底筒体(11)の底面にスポット溶接される。
図１に示す如く、封口板(４)は、電池缶(10)の外部に面する円板状の第１金属板(42)と、電池缶(10)の内部に面する円板状の第２金属板(43)とを互いに溶接固定して構成される。尚、第１金属板(42)及び第２金属板(43)は共にアルミニウム製で、第１金属板(42)は、第２金属板(43)よりも厚肉に形成されている。
第１金属板(42)には中央孔(44)が開設され、第２金属板(43)には、該中央孔(44)と対向する領域に、内圧が所定値を超えたときに開放すべき弁膜(45)が形成されている。正極端子(12)は、第１金属板(42)の中央孔(44)を覆って第１金属板(42)の表面に配備されており、該正極端子(12)の外周面には、複数の通気孔が開設され、これによって弁膜(45)の表面が外気に接することとなる。
又、第１金属板(42)及び第２金属板(43)には、第１集電板(31)の突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設されている。
第１金属板(42)には中央孔(44)が開設され、第２金属板(43)には、該中央孔(44)と対向する領域に、内圧が所定値を超えたときに開放すべき弁膜(45)が形成されている。正極端子(12)は、第１金属板(42)の中央孔(44)を覆って第１金属板(42)の表面に配備されており、該正極端子(12)の外周面には、複数の通気孔が開設され、これによって弁膜(45)の表面が外気に接することとなる。
又、第１金属板(42)及び第２金属板(43)には、第１集電板(31)の突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設されている。
次に、本発明の円筒型２次電池(１)の製造方法について説明する。
先ず、図１に示す有底筒体(11)、封口板(４)、巻き取り電極体(２)、第１集電板(31)及び第２集電板(32)をそれぞれ作製する。
そして、図３に示す如く、第１集電板(31)及び第２集電板(32)を巻き取り電極体(２)の両端部に突出した両極(21)(22)の端縁に押し付ける。これによって、図２に示す両集電板(31)(32)の凸部(34)が、巻き取り電極体(２)の芯体端縁に深く食い込み、該芯体端縁と圧着することになる。この状態で、両集電板(31)(32)の凸部(34)の内周面に向けてレーザビームを照射して、レーザ溶接を施す。この結果、両集電板(31)(32)の凸部(34)と巻き取り電極体(２)の芯体端縁とが、大きな接触面積で互いに接合されると共に、両集電板(31)(32)の切り起こし片(35)と巻き取り電極体(２)の芯体端縁の間の圧着状態が維持されることになる。
先ず、図１に示す有底筒体(11)、封口板(４)、巻き取り電極体(２)、第１集電板(31)及び第２集電板(32)をそれぞれ作製する。
そして、図３に示す如く、第１集電板(31)及び第２集電板(32)を巻き取り電極体(２)の両端部に突出した両極(21)(22)の端縁に押し付ける。これによって、図２に示す両集電板(31)(32)の凸部(34)が、巻き取り電極体(２)の芯体端縁に深く食い込み、該芯体端縁と圧着することになる。この状態で、両集電板(31)(32)の凸部(34)の内周面に向けてレーザビームを照射して、レーザ溶接を施す。この結果、両集電板(31)(32)の凸部(34)と巻き取り電極体(２)の芯体端縁とが、大きな接触面積で互いに接合されると共に、両集電板(31)(32)の切り起こし片(35)と巻き取り電極体(２)の芯体端縁の間の圧着状態が維持されることになる。
第１集電板(31)及び第２集電板(32)を巻き取り電極体(２)の両端部に溶接した後、図４に示す如く、該巻き取り電極体(２)を有底筒体(11)の開口部(11a)から有底筒体(11)の内部に収容し、第２集電板(32)の表面を有底筒体(11)の底面に密着させた状態で、両者を互いに抵抗溶接により接合する。
次に、有底筒体(11)の開口部(11a)から有底筒体(11)の内部に電解液を注入した後、図６(ａ)に示す如く、第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめる。このとき、封口板(４)は、図６(ｂ)に示す如く、その表面が第１集電板(31)の突片(33)の先端面と略同一平面上、或いは、該先端面がスリット孔(41)の内部に埋没した位置に位置決めされる。これによって、溶接後に、第１集電板(31)の突片(33)の先端部が封口板(４)の表面から突出することを防止することが出来る。
そして、この状態で、有底筒体(11)の開口部(11a)側から、第１集電板(31)の突片(33)と封口板(４)のスリット孔(41)との嵌合部に向けてレーザビームを照射することにより、該嵌合部をレーザ溶接する。
ここで、封口板(４)を構成する第１金属板(42)及び第２金属板(43)、並びに第１集電板(31)は共にアルミニウム製であり、第１集電板(31)の突片(33)と封口板(４)のスリット孔(41)とが互いに同一の材質面どうしで接触しているため高い溶接性が得られ、レーザ溶接によって、該突片(33)とスリット孔(41)とをその嵌合部にて強固に接合することが出来る。
そして、この状態で、有底筒体(11)の開口部(11a)側から、第１集電板(31)の突片(33)と封口板(４)のスリット孔(41)との嵌合部に向けてレーザビームを照射することにより、該嵌合部をレーザ溶接する。
ここで、封口板(４)を構成する第１金属板(42)及び第２金属板(43)、並びに第１集電板(31)は共にアルミニウム製であり、第１集電板(31)の突片(33)と封口板(４)のスリット孔(41)とが互いに同一の材質面どうしで接触しているため高い溶接性が得られ、レーザ溶接によって、該突片(33)とスリット孔(41)とをその嵌合部にて強固に接合することが出来る。
最後に、有底筒体(11)の開口部に絶縁部材(13)を介して封口板(４)をかしめ固定して、図１に示す本発明の筒型二次電池(１)を完成する。
本発明の効果を確認するべく、後述する方法で２種類の筒型二次電池(実施例及び比較例)を作製し、両電池の抵抗値を比較した。
巻き取り電極体の作製
図２に示す如く、厚さ１５μｍのアルミニウム製の正極芯体(24)に、ＬｉＣｏＯ２からなる正極活物質(26)を塗布してなる正極(21)と、厚さ１０μｍの銅製の負極芯体(25)に、黒鉛からなる負極活物質(27)を塗布してなる負極(22)と、イオン透過性のポリプロピレン製微多孔膜からなるセパレータ(23)とを重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き取り電極体(２)を作製した。
巻き取り電極体の作製
図２に示す如く、厚さ１５μｍのアルミニウム製の正極芯体(24)に、ＬｉＣｏＯ２からなる正極活物質(26)を塗布してなる正極(21)と、厚さ１０μｍの銅製の負極芯体(25)に、黒鉛からなる負極活物質(27)を塗布してなる負極(22)と、イオン透過性のポリプロピレン製微多孔膜からなるセパレータ(23)とを重ね合わせ、これらを渦巻き状に巻き取って、巻き取り電極体(２)を作製した。
実施例
図２に示す如く、円板状のアルミニウム板に、中央孔(37)、巻き取り電極体(２)に向けて突出する４条の円弧状凸部(34)及び８条の切り起こし片(35)を一体に形成すると共に、アルミニウム板の一部を該アルミニウム板の表面に対して略垂直に切り起こすことにより、封口板(４)に向けて帯板状の突片(33)を突設して、第１集電板(31)を作製した。
又、円板状の銅板に４条の円弧状凸部(34)及び８条の切り起こし片(35)を一体に形成して、第２集電板(32)を作製した。尚、第１集電板(31)及び第２集電板(32)の直径及び厚さは、共に３４ｍｍ及び０.５ｍｍとした。
そして、図３に示す如く、第１集電板(31)及び第２集電板(32)の裏面を巻き取り電極体(２)の両端縁に溶接固定した後、図４に示す如く、巻き取り電極体(２)を有底筒体(11)内に収容し、第２集電板(32)の表面を有底筒体(11)の底面に抵抗溶接した。
図２に示す如く、円板状のアルミニウム板に、中央孔(37)、巻き取り電極体(２)に向けて突出する４条の円弧状凸部(34)及び８条の切り起こし片(35)を一体に形成すると共に、アルミニウム板の一部を該アルミニウム板の表面に対して略垂直に切り起こすことにより、封口板(４)に向けて帯板状の突片(33)を突設して、第１集電板(31)を作製した。
又、円板状の銅板に４条の円弧状凸部(34)及び８条の切り起こし片(35)を一体に形成して、第２集電板(32)を作製した。尚、第１集電板(31)及び第２集電板(32)の直径及び厚さは、共に３４ｍｍ及び０.５ｍｍとした。
そして、図３に示す如く、第１集電板(31)及び第２集電板(32)の裏面を巻き取り電極体(２)の両端縁に溶接固定した後、図４に示す如く、巻き取り電極体(２)を有底筒体(11)内に収容し、第２集電板(32)の表面を有底筒体(11)の底面に抵抗溶接した。
次に、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比で１：１で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて電解液を調製し、該電解液を有底筒体(11)の開口部から有底筒体(11)内に注入した。
そして、図５に示す如く、第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめた状態で、該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部にレーザ溶接を施して、第１集電板(31)と封口板(４)とを互いに接合した。
最後に、有底筒体(11)の開口部に絶縁部材(13)を介して封口板(４)をかしめ固定して、図１に示す実施例の筒型二次電池(１)を作製した。
そして、図５に示す如く、第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめた状態で、該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部にレーザ溶接を施して、第１集電板(31)と封口板(４)とを互いに接合した。
最後に、有底筒体(11)の開口部に絶縁部材(13)を介して封口板(４)をかしめ固定して、図１に示す実施例の筒型二次電池(１)を作製した。
比較例
実施例の筒型二次電池(１)においては、第１集電板(31)の表面に封口板(４)に向けて板状の突片(33)を突設すると共に、封口板(４)には、該突片(33)の対応する位置にスリット孔(41)を設け、第１集電板(31)の突片(33)に封口板(４)のスリット孔(41)を第１集電板(31)の突片(33)に嵌入せしめた状態でレーザ溶接を施して、第１集電板(31)と封口板(４)とを互いに接続したが、この代わりに、比較例の筒型二次電池(５)においては、図７に示す如く、第１集電板(52a)の表面にリード板(55)を突設し、該リード板(55)の先端部を封口板(53)の裏面に溶接することにより、第１集電板(52a)と封口板(53)とを互いに接続した。そして、リード板(55)を折り曲げた後、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定した。それ以外は実施例と同様にして、比較例の二次電池を作製した。
実施例の筒型二次電池(１)においては、第１集電板(31)の表面に封口板(４)に向けて板状の突片(33)を突設すると共に、封口板(４)には、該突片(33)の対応する位置にスリット孔(41)を設け、第１集電板(31)の突片(33)に封口板(４)のスリット孔(41)を第１集電板(31)の突片(33)に嵌入せしめた状態でレーザ溶接を施して、第１集電板(31)と封口板(４)とを互いに接続したが、この代わりに、比較例の筒型二次電池(５)においては、図７に示す如く、第１集電板(52a)の表面にリード板(55)を突設し、該リード板(55)の先端部を封口板(53)の裏面に溶接することにより、第１集電板(52a)と封口板(53)とを互いに接続した。そして、リード板(55)を折り曲げた後、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定した。それ以外は実施例と同様にして、比較例の二次電池を作製した。
電池の抵抗測定
実施例及び比較例における周波数１ｋＨｚでの電池の抵抗値を測定した。
抵抗測定の結果を下記表１に示す。
実施例及び比較例における周波数１ｋＨｚでの電池の抵抗値を測定した。
抵抗測定の結果を下記表１に示す。
測定結果から明らかなように、実施例の電池(１)は、比較例の電池に比べて抵抗値が小さいことが分かる。これは、図７に示す比較例の電池においては、リード板(55)の先端部を封口板(53)の裏面に溶接する工程にて、第１集電板(52a)の表面と封口板(53)の裏面の間に一定以上の間隔が必要なため、リード板(55)の長さは、溶接後の第１集電板(52a)の表面と封口板(53)の裏面との間隔よりも充分に大きく形成されており、これによって、第１集電板(52a)と封口板(53)の間の導電経路を形成するリード板(55)の電気抵抗が増大し、この結果、比較例の電池の内部抵抗が大きくなったものと考えられる。
これに対し、図１に示す実施例の電池(１)において、第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)の表面から封口板(４)に向けて略直線状に伸びており、該突片(33)の長さは、溶接後の第１集電板(31)の表面と封口板(４)の裏面との間隔よりも僅かに大きく形成されているに過ぎないので、第１集電板(31)と封口板(４)の間の導電経路の長さは、比較例の電池よりも短くなる。この結果、該導電経路の電気抵抗が減小し、実施例の電池(１)の内部抵抗が小さくなったものと考えられる。
これに対し、図１に示す実施例の電池(１)において、第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)の表面から封口板(４)に向けて略直線状に伸びており、該突片(33)の長さは、溶接後の第１集電板(31)の表面と封口板(４)の裏面との間隔よりも僅かに大きく形成されているに過ぎないので、第１集電板(31)と封口板(４)の間の導電経路の長さは、比較例の電池よりも短くなる。この結果、該導電経路の電気抵抗が減小し、実施例の電池(１)の内部抵抗が小さくなったものと考えられる。
従って、本発明の筒型二次電池(１)によれば、電池の低抵抗化を図ることが出来、この結果、高出力の電池を作製することが可能となる。
又、図７に示す従来の筒型二次電池においては、上述の如く、リード板(55)を一定以上の長さに形成する必要があり、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定する工程においては、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に収めるべく、リード板(55)を折り曲げる煩雑な作業が必要であったが、本発明の筒型二次電池(１)の製造方法によればこの作業が不要となり、これによって電池の組み立てが容易となる。
又、図７に示す従来の筒型二次電池においては、上述の如く、リード板(55)を一定以上の長さに形成する必要があり、封口板(53)を有底筒体(51)の開口部にかしめ固定する工程においては、封口板(53)を有底筒体(51)の内部に収めるべく、リード板(55)を折り曲げる煩雑な作業が必要であったが、本発明の筒型二次電池(１)の製造方法によればこの作業が不要となり、これによって電池の組み立てが容易となる。
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本実施例において、第１集電板(31)の突片(33)は、円板状のアルミニウム板の一部を切り起こすことにより、該アルミニウム板に一体に形成したが、この代わりに、突片(33)となるべきアルミニウム片を円板状のアルミニウム板とは別体に用意し、該アルミニウム片を円板状のアルミニウム板の表面に溶接することにより突片(33)を形成した構成を採用することも可能である。
(１) 筒型二次電池
(10) 電池缶
(11) 有底筒体
(２) 巻き取り電極体
(21) 正極
(22) 負極
(23) セパレータ
(31) 第１集電板
(32) 第２集電板
(33) 突片
(４) 封口板
(41) スリット孔
(42) 第１金属板
(43) 第２金属板
(44) 中央孔
(45) 弁膜
(10) 電池缶
(11) 有底筒体
(２) 巻き取り電極体
(21) 正極
(22) 負極
(23) セパレータ
(31) 第１集電板
(32) 第２集電板
(33) 突片
(４) 封口板
(41) スリット孔
(42) 第１金属板
(43) 第２金属板
(44) 中央孔
(45) 弁膜
Claims (7)
- 有底筒体(11)の開口部に封口板(４)を固定してなる電池缶(10)の内部に、非水電解液を含浸した電極体(２)を収容して構成され、該電極体(２)の両端部には一対の電極(21)(22)が突出し、両電極(21)(22)の端縁には、それぞれ第１集電板(31)と第２集電板(32)とが接合され、第１集電板(31)が前記封口板(４)に対して電気的に接続されると共に、第２集電板(32)が前記有底筒体(11)に対して電気的に接続されて、封口板(４)と有底筒体(11)から電極体(２)の発生電力を取り出すことが出来る筒型二次電池において、
前記第１集電板(31)には、その表面から封口板(４)に向けて略垂直に伸びる少なくとも１つの突片(33)が形成されると共に、前記封口板(４)には、該突片(33)の突設位置に対応して、該突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)が開設され、第１集電板(31)の突片(33)が封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入した状態で、該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に溶接が施されていることを特徴とする筒型二次電池。 - 前記封口板(４)のスリット孔(41)と第１集電板(31)の突片(33)の嵌合部にレーザ溶接が施されている請求項１に記載の筒型二次電池。
- 前記第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)を構成する金属板に一体に形成されている請求項１又は請求項２に記載の筒型二次電池。
- 前記第１集電板(31)の突片(33)は、第１集電板(31)を構成する金属板の一部を該金属板の表面に対して略垂直に折り曲げて形成されている請求項３に記載の筒型二次電池。
- 前記第１集電板(31)は、円板状の金属板の表面に前記突片(33)となるべき金属片を溶接固定して構成される請求項１又は請求項２に記載の筒型二次電池。
- 前記封口板(４)のスリット孔(41)と第１集電板(31)の突片(33)との嵌合部が溶接された状態で、第１集電板(31)の突片(33)の先端面は、封口板(４)の表面と同一平面上、若しくは封口板(４)のスリット孔(41)の内部に位置している請求項１乃至請求項５の何れかに記載の筒型二次電池。
- 有底筒体(11)の開口部に封口板(４)を固定してなる電池缶(10)の内部に、非水電解液を含浸した電極体(２)を収容して構成され、該電極体(２)の両端部には一対の電極(21)(22)が突出し、両電極(21)(22)の端縁には、それぞれ円板状の第１集電板(31)と第２集電板(32)とが接合され、第１集電板(31)が前記封口板(４)に対して電気的に接続されると共に、第２集電板(32)が前記有底筒体(11)に対して電気的に接続されて、封口板(４)と有底筒体(11)から電極体(２)の発生電力を取り出すことが出来る筒型二次電池の製造方法において、
円板状の金属板に、その表面から略垂直に伸びる突片(33)を形成して第１集電板(31)を作製すると共に、円板状の金属板に、前記突片(33)が嵌入すべきスリット孔(41)を開設して封口板(４)を作製する工程と、
前記電極体(２)の両端部に突出した両電極(21)(22)の端縁に、第１集電板(31)及び第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)及び第２集電板(32)が接合された電極体(２)を有底筒体(11)の開口部から有底筒体(11)の内部に収容し、該有底筒体(11)の底部に第２集電板(32)を接合する工程と、
第１集電板(31)の突片(33)を封口板(４)のスリット孔(41)に嵌入せしめた状態で、有底筒体(11)の開口部側から該スリット孔(41)と突片(33)の嵌合部に向けてレーザビームを照射することにより、該嵌合部をレーザ溶接する工程と、
封口板(４)を絶縁部材(13)を介して有底筒体(11)の開口部にかしめ固定する工程
とを有していることを特徴とする筒型二次電池の製造方法。
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