JP2008117605A

JP2008117605A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2008117605A
Application number: JP2006298993A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Atsumi; 龍大渥美; Takashi Nakajima; 隆志中島
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: JP5058562B2

Abstract

【課題】注液口に封止栓を装着する密閉型電池において、注液時あるいは封止栓の挿入時に注液口周辺に付着した電解液による封止不良がない密閉型電池を提供すること。
【解決手段】電池缶の開口部を封口する蓋体１に設けられた注液口２に、フランジ部を備えた封止栓を装着する密閉型電池であり、注液中心孔２ａの周囲に、同心の円環状のフランジ当接部８および円環状の溝部３を設け、この溝部３に電解液落下用の貫通孔部４を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は電解液の注液口に封止栓を装着した密閉型電池に関する。

近年、携帯電話、デジタルカメラ、ポータブルオーディオなどの小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、リチウムイオン電池等の非水電解液を使用した小型で大容量の角形密閉型電池がよく用いられている。

角形密閉型電池は、電池缶と蓋体との嵌合部を封口した後、注液口から電解液を注入した後、注液口に封止栓を嵌合した状態でレーザ光を照射して溶融させて注液口を封止している。レーザ溶接においては、注液口に付着した電解液によって溶接不良による封止不良が生じたり、あるいは注液口の壁面と封止栓との嵌合状態の不良によって封止不良が生じることがあった。この状況を図面に基づいて説明する。

図５は従来の角形密閉型電池の製造工程の説明図であり、図５（ａ）は電解液注入工程の模式的断面図、図５（ｂ）は封止栓の挿入工程の模式的断面図、図５（ｃ）はレーザ溶接工程の模式的断面図である。１は蓋体、２は注液口、５は電解液、６は封止栓、７は溶接用のレーザ光を示す。図５（ｂ）、図５（ｃ）のようにレーザ溶接部分に残留した電解液５がレーザ光７の照射時に溶接不良を発生させることがある。

他の注液口として円筒状の部分とそれに繋がるテーパー面によって形成された注液口により注液口の内面に付着した電解液を速やかに落下させ、注液口と封止栓の嵌合部および溶接部に電解液の残留を防止することが提案されている（たとえば特許文献１）。

しかしながら、注液口に封止栓を挿入すると、電解液が注液口からその周辺部に飛び出し、周辺部に付着が発生、あるいは、レーザ溶接時に両者のわずかな隙間より電解液が漏れ溶接部の封止特性が悪化するおそれがあった。

特開２００２−３５８９４８号公報

本発明の課題は、注液口に封止栓を装着する密閉型電池において、注液時あるいは封止栓の挿入時に注液口周辺に付着した電解液による封止不良が生じることのない密閉型電池を提供することにある。

前記課題を解決するため本発明の密閉型電池は、フランジ部付きの封止栓を注液口に装着する密閉型電池において、前記注液口の中心孔の周囲には前記封止栓のフランジ部に当接し前記中心孔と同心の環状のフランジ当接部が設けられ、このフランジ当接部の周囲には前記中心孔と同心の環状の溝部が設けられ、この溝部には電池内部に貫通する貫通孔が設けられたことを特徴とする。こうすることで、電解液の注入後、注液口に封止栓を挿入したとき、フランジ当接部などに付着した電解液はその貫通孔を通って電池内部に落下するので、レーザ溶接部分に電解液が残留することがなくなる。

前記貫通孔の合計面積Ｓ₁と、前記溝部の面積Ｓ₂との面積比Ｓ₁／Ｓ₂が、０．１以上で０．５以下であるとよい。こうすると、注液口部分の機械的強度を確保しながら、電解液を電池内部に落下させうる構造となる。

本発明の密閉型電池は、注液口周囲の同心円状の溝部に貫通孔部を有することにより、電解液を注入する際に注液口に付着した電解液は、注液口と同心円状に設けた溝部の貫通孔部から電池内部に落下し、封止栓と蓋体との嵌合部においては電解液が残留することを防止することができ、レーザ溶接による封止工程でピンホール等を生じることなく溶接することができる。

また、注液口に封止栓を挿入時、あるいは封止栓の挿入後に、注液口から飛び出した電解液は溝部の貫通孔部から電池内部に落下し、レーザ光の照射される嵌合部に達することがなく、レーザ溶接時の封止不良を低減することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態での密閉型電池を説明する図であり、図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）において注液口部分をＡ−Ａ線で切断した断面図である。また、図２は本発明の一実施の形態での注液口部分を示す平面図である。さらに、図３は、本発明の一実施の形態での密閉型電池の電解液注入から注液口封止に至る製造工程を説明する図であり、図３（ａ）は電解液注入工程を、図３（ｂ）は封止栓の挿入工程を、図３（ｃ）はレーザ溶接工程を模式的に説明する断面図である。

本発明の密閉型電池は、図１（ａ）のように、電池缶内に電極素子を収納した後に電池缶の開口部を蓋体１で封口したものであり、蓋体１は中央部に電極端子９を有するとともに、安全弁および注液口２を有し、図１（ｂ）のように、注液口部分は構成する板状の部材に注液中心孔２ａを有し、注液中心孔２ａ周囲の同心円状の溝部３に貫通孔部４を有している。なお、図１（ｂ）では複雑さを避けるために、貫通孔部４の内壁の隅の形状を図示しなかった。その溝部３と貫通孔部４を上方からみると、図２のようであり、注液中心孔２ａの周囲にフランジ当接部８が円環状の凸部をなし、その外周に沿って円環状の溝部３を形成し、この溝部３の底面には電池内部に貫通する４つの貫通孔部４を形成する。このとき貫通孔部４の４つの合計面積Ｓ_１が溝部３の面積Ｓ_２に対して、Ｓ_１／Ｓ_２が０．１〜０．５の範囲になるようにする。ここで、溝部３の面積Ｓ_２は貫通孔部４がない場合の円環状の溝の面積を指している。言い換えると、溝部３の面積Ｓ_２は、貫通孔部４の合計面積Ｓ_１を含んでいる。

このとき、貫通孔部４の形状は、図２に示したような円弧状の形に限られず、任意の形状が可能であるが、円環状の溝部３に均等に分散配置されることが注液口部分の機械的強度を確保する点および電解液の落下を容易にする点で好ましい。

次に素電池および電池缶は公知技術によって作製し、上述の注液口を持つ蓋体と組合せ、図３（ａ）のように電解液５を注入する。その後、図３（ｂ）のように封止栓６を注液口２に挿入するとき、フランジ部６ａが当接するフランジ当接部８に付着した電解液５は、貫通孔部４を通って電池内部に落ち込み、フランジ部６ａの外周の蓋体１との嵌合部に侵入することはない。また、図３（ｃ）のように溝部３の底に付着した電解液５が封止栓のフランジ部６ａの外周の嵌合部に侵入することもない。次いで、レーザ光７による溶接封止を行い、本実施の形態の密閉型電池を得る。

（実施例１）
本実施例の密閉型電池の構造は上記実施の形態で参照した図１、図２および図３で示したものと同様である。まず、図１（ｂ）および図２を参照する。蓋体１はアルミニウム合金からなり厚さが１ｍｍであり、注液中心孔２ａは直径φ０．８ｍｍで高さを０．７ｍｍとし、その周囲に内径φ１．２ｍｍ、外径φ２．０ｍｍ、深さ０．７ｍｍの溝部３を同心円状に形成し、溝部３の４箇所に貫通孔部４を形成する。注液中心孔２ａ、溝部３および貫通孔部４はプレス加工等により形成される。図３のように、封止栓６は注液口２の溝部３を覆うフランジ部６ａと注液中心孔２ａに収まる突出部６ｂとから構成される。

このとき貫通孔部４の合計面積Ｓ_１は、封止栓６を注液口２に挿入するとき、フランジ当接部８が蓋体１から脱落することがないこと、および、電解液の落下を容易にすることを考慮して、円環状の溝部３の面積Ｓ_２のうち貫通孔がない部分の面積（Ｓ_２−Ｓ_１）が、貫通孔部４の合計面積Ｓ_１と等しくなるようにした。すなわち、Ｓ_１／Ｓ_２＝０．５とした。

次に、図３のように、注液口２より電解液５を電池缶内部に注液するが、注液中心孔２ａの高さについては封止栓６の挿入時にフランジ部６ａと密着する高さとすることが望ましい。注液口２への封止栓６の挿入時に、注液中心孔２ａと溝部３の間の壁上（フランジ当接部８）あるいは溝部３に付着した電解液５は溝部３の壁面を落下し貫通孔部４から電池内部に落下する。封止栓６の挿入時、あるいは、挿入後、注液口２より飛び出した電解液５についても溝部３の貫通孔部４から電池内部に落下する。そして封止栓６と蓋体１とをレーザ光７にて溶接し本実施例の密閉型電池を得た。このときレーザ溶接は良好になされ、注液口への封止栓の溶接は容易であった。

（実施例２）
図４に本実施例に係る注液口の構造を示す。図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図（貫通孔を通らない切断面による図）、図４（ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図（貫通孔を通る切断面による図）である。

本実施例２は貫通孔部４が実施例１のものと僅かに異なるが、他は共通である。すなわち、実施例１の場合には、図２のように、円環状の溝部３の幅に対して、少し狭い幅で円弧状の貫通孔を形成したが、本実施例２では、図４（ａ）、図４（ｂ）のように、円環状の溝部３の幅と等しい幅で円弧状の貫通孔を形成した。この貫通孔形状では、実施例１と比較して、機械的強度がやや低下するが、封止栓の挿入時にフランジ当接部８および溝部３に付着した電解液の落下が容易になる。

（実施例３）
本実施例３の注液口の構造は、貫通孔が小さくなった点を除き、実施例２のものと共通であるので、図４を参照して説明する。蓋体１はアルミニウム合金からなり厚さが１ｍｍであり、注液中心孔２ａは直径φ０．８ｍｍで高さを０．７ｍｍとし、その周囲に内径φ１．４ｍｍ、外径φ２．０ｍｍ、深さ０．７ｍｍの溝部３を同心円状に形成し、溝部３の４箇所に貫通孔部４を形成した。このとき、１つの貫通孔のフランジ当接部の円弧方向の長さを約０．２ｍｍとし、貫通孔部４の４つの合計面積Ｓ₁と溝部３の面積Ｓ₂との比Ｓ₁／Ｓ₂を０．１とした。

本実施例では、注液口の機械的強度は十分に高く保たれ、かつ封止栓の挿入時に電解液がレーザ溶接部分に侵入することはなく、良好な封止状態が得られた。

以上、本発明を実施するための最良の形態および実施例を説明したが、電解液注液口は蓋体以外にも電池缶に設けても良いなど、当業者であればなし得るであろう各種形態・修正も本発明に含まれる。

本発明の一実施の形態での密閉型電池を示し、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図。本発明の一実施の形態での注液口部分を示す平面図。本発明の一実施の形態での密閉型電池の電解液注入から注液口封止に至る製造工程を示し、図３（ａ）は電解液注入工程の断面図、図３（ｂ）は封止栓挿入工程の断面図、図３（ｃ）はレーザ溶接工程の模式的な断面図。実施例２に係る注液口の構造を示し、図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図。従来の角形密閉型電池の製造工程を示し、図５（ａ）は電解液注入工程の模式的断面図、図５（ｂ）は封止栓挿入工程の模式的断面図、図５（ｃ）はレーザ溶接工程の模式的断面図。

符号の説明

１蓋体
２注液口
２ａ注液中心孔
３溝部
４貫通孔部
５電解液
６封止栓
６ａフランジ部
６ｂ突出部
７レーザ光
８フランジ当接部
９電極端子

Claims

フランジ部付きの封止栓を注液口に装着する密閉型電池において、
前記注液口の中心孔の周囲には前記封止栓のフランジ部に当接し前記中心孔と同心の環状のフランジ当接部が設けられ、
このフランジ当接部の周囲には前記中心孔と同心の環状の溝部が設けられ、
この溝部には電池内部に貫通する貫通孔が設けられたことを特徴とする密閉型電池。
前記貫通孔の合計面積Ｓ₁と、前記溝部の面積Ｓ₂との面積比Ｓ₁／Ｓ₂が、０．１以上で０．５以下であることを特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。