JP2007066600A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型電池に関し、とくに電解液を注入した後に電解液注液孔を封口する封止栓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。 The present invention relates to a sealed battery, and more particularly to a sealed battery such as a lithium ion battery characterized by a sealing plug that seals an electrolyte injection hole after injecting an electrolyte.
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の大きな電池が求められている。リチウムイオンをドープ、及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。 Portable electronic devices are becoming smaller and lighter and have advanced functions. As a result, batteries for power supplies used in these electronic devices are required to be small, light and large in capacity per volume. Lithium ion batteries using positive electrode active materials and negative electrode active materials doped and dedoped with lithium ions have a higher energy density per volume or mass than conventional nickel cadmium batteries and lead batteries. As a secondary battery, it is used as a power source for small electronic devices.
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製の電池外装容器に収納し、電池外装容器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電池外装容器と蓋体との嵌合部を封口した後、電解液注液孔から所定の量の電解液を注液し、電解液注液孔に封止栓を装着してレーザー溶接等によって溶接し注液孔を封止している。 A lithium ion battery is a battery element manufactured by winding a positive electrode and a negative electrode through a separator, or a battery element in which a positive electrode and a negative electrode are stacked in a metal battery outer container. What is a battery outer container? Attach a lid with an electrode with different polarities insulated by an insulating member, seal the fitting part between the battery outer container and the lid, and then inject a predetermined amount of electrolyte from the electrolyte injection hole. The electrolyte injection hole is sealed with a sealing plug and welded by laser welding or the like to seal the injection hole.
図3は、従来の密閉型電池の注液孔封止工程の説明図であり、図3(a)は封止栓の平面図、図3(b)は封止栓を注液孔に挿入する前の状態の説明図、図3(c)は封止栓を注液孔に挿入し溶接した状態の説明図である。 3A and 3B are explanatory views of the injection hole sealing step of the conventional sealed battery, FIG. 3A is a plan view of the sealing plug, and FIG. 3B is the insertion of the sealing plug into the injection hole. FIG. 3C is an explanatory diagram of a state before the sealing is performed, and FIG.
電解液を注液した密閉型電池の蓋体2の、段部71を備えた電解液の注液孔7に封止栓1を挿入し、封止栓1と蓋体2の嵌合部にレーザー光を照射すると、レーザー光照射部の金属が溶解し、注液孔7を設けた蓋体2あるいは電池缶のレーザー光照射部の発熱により電池内部の温度が上昇し、内部の圧力上昇により電解液の注液孔7と封止栓1の境界部からの漏出が発生し、レーザー溶接部3への電解液の付着により封止不良が発生することがあった。
The
特許文献1では、電解液注液孔の内側にゴム等の弾性体を装着し、外側には金属製の封止栓を装着して外側の金属製の封止栓を電解液注液孔の壁面と溶接した密閉型電池が提案されている。しかしながら、ゴム等の弾性体からなる封止栓は、溶接時に加えられる熱によって軟化し内圧が高まった電池内部から電解液が漏出し、金属製の封止栓の溶接が不充分なものとなって封止不良が生じる可能性があった。
In
本発明の課題は、電解液の注液孔に封止栓を装着して封孔する密閉型電池において、封孔時に加えられる熱によって、電解液が漏出して溶接不良が生じることがない密閉型電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hermetic battery in which a sealing plug is attached to an electrolyte injection hole and sealed to prevent welding failure due to leakage of the electrolyte due to heat applied at the time of sealing. It is to provide a type battery.
前記課題を解決するため、本発明の密閉型電池はアルミニウム合金からなる電池缶あるいは前記電池缶開口部を封口する蓋体に設けられた段部を備えた電解液注液孔に、円柱状の突起部が植立されたフランジ部を備えた封止栓を装着し、溶接封止する密閉型電池において、前記封止栓の円柱状の突起部またはフランジ部の少なくとも一方の外周面に外周面を周回する凸部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a sealed battery of the present invention has a cylindrical shape in an electrolyte injection hole provided with a step provided on a battery can made of an aluminum alloy or a lid for sealing the opening of the battery can. In a sealed battery in which a sealing plug having a flange portion in which a protrusion is planted is attached and sealed by welding, an outer peripheral surface is provided on at least one outer peripheral surface of the cylindrical protrusion of the sealing plug or the flange portion. It has the convex part which goes around.
本発明の密閉型電池によれば電解液注液孔に封止栓を装着する際に圧入により封止栓に設けた凸部が潰れて注液孔に食い込み気密性を保つことにより、レーザ溶接時に電池缶内部からの電解液の漏出を防止することができ、電解液付着によるレーザー溶接不良のない安定したレーザー溶接を行うことが可能となり、熱による影響も少ない封止不良の少ない密閉型電池を提供できる。 According to the sealed battery of the present invention, when the sealing plug is attached to the electrolyte injection hole, the convex portion provided in the sealing plug is crushed by press-fitting and bites into the injection hole to maintain airtightness. Sometimes it is possible to prevent leakage of the electrolyte from the inside of the battery can, and it is possible to perform stable laser welding without laser welding failure due to electrolyte adhesion, and the sealed battery with little sealing failure and less affected by heat Can provide.
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の密閉型電池の説明図であり、図1(a)は密閉型電池を説明する斜視図であり、図1(b)は密閉型電池の平面図であり、図1(c)は注液孔の封止工程を説明する断面図であり、図1(d)は図1(b)の電解液注液孔部分をA−A線で切断した断面図である。 FIG. 1 is an explanatory view of a sealed battery according to the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view illustrating the sealed battery, FIG. 1 (b) is a plan view of the sealed battery, and FIG. (C) is sectional drawing explaining the sealing process of a liquid injection hole, FIG.1 (d) is sectional drawing which cut | disconnected the electrolyte solution injection hole part of FIG.1 (b) by the AA line.
本発明の密閉型電池は、電池缶5内に電池要素を収納した後に、電池缶5の開口部を蓋体2で封口したものであり、蓋体2は中央部に電極端子6を有するとともに電解液注液孔7を有している。
The sealed battery of the present invention is such that the
電解液の注液孔7は、蓋体2を構成する板状の部材に段部71を有し階段状になっている。段部71を有する注液孔7はプレス加工等により形成される。封止栓1は、注液孔段部71に収まるフランジ部11と電解液の注液孔7に収まる先端が細くなった略円柱状の突起部12から形成され、突起部12の外周面に凸部41を有している。
The
電解液の注液孔7より、電解液を注入した後、注液孔7に、突起部12の外周面に凸部41を有する封止栓1を圧入する。封止栓1を圧入の際には、注液孔7の内径より封止栓1の突起部の凸部41の外径が大きく形成されているため凸部は潰れ、注液孔7に食い込み密封状態を形成する。その後レーザー溶接を行う。
After injecting the electrolytic solution from the electrolytic
注液孔7と封止栓1により密封状態を形成しているので、電解液が漏出してくることがなく、安定したレーザー溶接を行うことができる。注液孔7と封止栓1でレーザー溶接前に密封状態を形成するためには、突起部に凸部を有する封止栓1を用いる他に、フランジ部の外周に凸部を有する封止栓1を用いることもできる。
Since the
図2は、本発明の密閉型電池の他の注液孔の封止工程の説明図であり、図2(a)は封止栓の平面図、図2(b)は注液孔の封止工程を説明する断面図であり、図2(c)は注液孔の封止後の断面図である。電解液の注液孔7は蓋体2を構成する板状の部材に段部71を有し階段状になっている。封止栓1は注液孔段部71に収まるフランジ部11と電解液の注液孔7に収まる先端が細くなった略円柱状の突起部12から形成され、フランジ部11の外周面に凸部42を有している。
FIG. 2 is an explanatory view of another injection hole sealing step of the sealed battery of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view of the sealing plug, and FIG. 2 (b) is the injection hole sealing. It is sectional drawing explaining a stop process, FIG.2 (c) is sectional drawing after sealing of a liquid injection hole. The
電解液の注液孔7より、電解液を注入した後、注液孔7に、フランジ部の外周面に凸部を有する封止栓1を圧入する。封止栓1を圧入の際には、注液孔7の段部の内径より封止栓1のフランジ部の凸部の外径が若干大きく形成されているため凸部は潰れ、注液孔7の段部に食い込み密封状態を形成する。
After injecting the electrolytic solution from the electrolytic
幅30mm、高さ48mm、厚さ4mmのアルミニウム合金(A3003)製の電池缶に電池要素を収納した後、図1に示すように、段部71の直径2.0mm深さ0.5mmで中心に直径1.3mmの貫通孔を有した注液孔7を設けた厚さ1mmのアルミニウム合金(A3003)製の蓋体2を電池缶に嵌合し溶接して封口する。電解液として六フッ化燐酸リチウムを電解質としてジエチルカーボネート(DEC)とエチレンカーボネート(EC)の混合溶媒に溶解したものを注液孔7から注液した後、フランジ部11の直径2.0mm、厚さ0.5mm、フランジ部11の中心から高さ0.7mm、直径1.2mmの略円柱状の突出部を有し、突起部12のフランジ部11の上面から0.8mmの外周上に直径1.34mmの断面ほぼ半円状となる凸部を設けた封止栓1を、注液孔7に圧入し、抵抗溶接を行った。封止栓1を注液孔7に圧入することにより凸部41が潰れ密封状態を形成し、更に抵抗溶接により注液孔7と封止栓1の接触部が溶接される。その後、レーザー溶接を行った。作製した500個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、不良の発生はなかった。
After the battery element is housed in a battery can made of an aluminum alloy (A3003) having a width of 30 mm, a height of 48 mm, and a thickness of 4 mm, as shown in FIG. 1, the
封止栓の構造を変更した以外は実施例1と同様にリチウムイオン電池を作製した。図2に示すように、段部71の直径2.0mm深さ0.5mmで中心に直径1.3mmの貫通孔を有した注液孔7にフランジ部11の直径2.00mm、厚さ0.5mm、フランジ部11の中心から高さ0.7mm、直径1.2mmの略円柱状の突起部12を有し、フランジ部11の上面から0.1mmの外周上に直径2.20mmの断面ほぼ半円状となる凸部42を設けた封止栓1を、注液孔7に圧入し、抵抗溶接を行い、その後、レーザー溶接を行った。作製した500個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、不良の発生はなかった。
A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the structure of the sealing plug was changed. As shown in FIG. 2, the diameter of the
(比較例)
封止栓の構造を変更した以外は実施例1と同様にリチウムイオン電池を作製した。図3に示すように、蓋体2に段部71の直径2.0mm深さ0.5mmで中心に直径1.2mmの貫通孔を有した注液孔7に、フランジ部11の直径2.0mm、厚さ0.5mmの封止栓1を注液孔7に圧入し、レーザー溶接を行った。作製した500個のリチウムイオン電池について、レーザー溶接後の封止不良を検査したところ、3個ピンホールによる溶接不良が発生した。
(Comparative example)
A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the structure of the sealing plug was changed. As shown in FIG. 3, the
1 封止栓
11 フランジ部
12 突起部
2 蓋体
3 レーザ溶接部
41 (突起部)凸部
42 (フランジ部)凸部
5 電池缶
6 電極端子
7 注液孔
71 (注液孔)段部
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