JP2009076394A

JP2009076394A - 電池

Info

Publication number: JP2009076394A
Application number: JP2007246023A
Authority: JP
Inventors: Soichi Hanabusa; 聡一花房
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】密閉性を高めた電池を提供する。
【解決手段】電池の端子部は、貫通孔１０を有する蓋体５と、蓋体５の一方の面に配置され、軸用貫通孔２２を有する絶縁プレート６と、軸用貫通孔を有するワッシャー７と、一端が正極または負極と電気的に接続され、かつ他端がワッシャー７に溶接された電極タブ４と出力端子８を有する。出力端子８は、絶縁ガスケット９のフランジ部の凹み内に配置された頭部と、頭部から延出され、絶縁ガスケット９の軸挿入孔及び筒状軸部に挿入されて蓋体５の貫通孔１０、絶縁プレート６の軸用貫通孔２２及びワッシャー７の軸用貫通孔にかしめ固定された軸部とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池に関するものである。

近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池としてリチウム二次電池が発達してきた。また最近では、ハイブリッド車や電気自動車に搭載する車載用二次電池、電力平準化に使用される電力貯蔵用二次電池として好適な、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発が要望されている。このような二次電池として、例えば特許文献１に記載されているような、負極活物質として小粒径（一次粒子の平均粒子径が１μｍ以下）のリチウムチタン酸化物（リチウムチタン複合酸化物）を用いた、急速充電および高出力放電が可能でかつサイクル性能に優れた非水電解質二次電池の開発がなされている。

一方、上記のような非水電解質二次電池の正極や負極等を収納する外装部材として、金属缶が実用化されている。この金属缶を用いる密閉型の電池においては、金属缶の開口を蓋体で密封する。蓋体には、出力端子を固定するための貫通孔が存在し、出力端子はプラスチック製のガスケットを介して、蓋体を上下に貫通する状態で固定される。また、ガスケットは出力端子と蓋との直接接触を避ける絶縁体を兼ねる。この場合、出力端子はガスケットの外面に露出する頭部と、ガスケットに内嵌する軸部とを有する。出力端子の該軸部延長方向に対して垂直に加圧するパンチを備えたプレスにより圧力を加えることでかしめ、軸部を拡張し、ガスケットの筒状軸部を蓋体の貫通孔側壁に圧接させることで出力端子とガスケットを固定する。

例えば特許文献２には、正極端子１１の軸部１７を上下に圧縮してかしめることにより、軸部１７を下拡がりのテーパー状に拡径変形させて正極端子１１を絶縁パッキング９を介して蓋７に固定することが記載され、この正極端子１１の軸部１７の下端面に導電タブ５を溶接することも記載されている。

一方、特許文献３は、電池缶に設けた開口部に内部に貫通孔を有する絶縁性部材を介在させて、貫通孔に、発電要素に導電接続した電極導出ピンをかしめて固着した密閉型電池に関するものである。この特許文献３に記載の電池では、電極導出ピンとして、つば部分とつば部分に結合する円柱部から構成されるものであって、絶縁体との接触部分に、円柱部とつば部との会合部よりも径が大きな部分を有するものを使用している。また、電極導出ピンの下部には、絶縁体によって保護された正極タブが導電接続されている。

しかしながら、特許文献２，３のように、出力端子もしくは電極導出ピンにタブを溶接すると、溶接時に発生する熱や振動の影響を出力端子や電極導出ピンが直接受けるため、封口性を劣化させるという問題点がある。
特開２００５−１２３１８３特開２００５−５６６４８特開２００１−１８５１００

本発明は、密閉性を高めた電池を提供するものである。

本発明に係る電池は、電池缶と、
前記電池缶内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電池缶の開口部を塞ぎ、貫通孔を有する蓋体と、
前記蓋体の一方の面に配置され、前記蓋体の前記貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有する絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに配置され、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有するワッシャーと、
一端が前記電極群の前記正極または前記負極と電気的に接続され、かつ他端が前記ワッシャーに溶接された電極タブと、
前記蓋体の他方の面に配置され、かつ凹みを有するフランジ部と、前記フランジ部から延出されて前記蓋体の前記貫通孔に挿入された筒状軸部と、前記筒状軸部内の中空と連通するように前記フランジ部に開口された軸挿入孔とを備えた絶縁ガスケットと、
前記絶縁ガスケットの前記フランジ部の前記凹み内に配置された頭部と、前記頭部から延出され、前記絶縁ガスケットの前記軸挿入孔及び前記筒状軸部に挿入されて前記蓋体の前記貫通孔、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔及び前記ワッシャーの前記軸用貫通孔にかしめ固定された軸部とを有する出力端子と
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、密閉性を高めた電池を提供することができる。

本発明は、正極、負極及び電解液等が収納される金属製の電池缶と、電池缶の開口部を塞ぐ蓋体とを備えた電池に関するものである。蓋体には貫通孔が存在し、蓋体の貫通孔に正極側又は負極側を出力する端子が該出力端子と電池缶とを絶縁するガスケットを介してかしめ固定される。出力端子は、例えば、平坦部を有する頭部と軸部とからなるＴ字状をしている。ガスケットは出力端子の軸部に嵌合する筒状軸部を有している。蓋体の内側には、絶縁プレートを介してワッシャーが配置される。ワッシャーには、正極または負極の導電タブが溶接される。蓋体、絶縁プレート及びワッシャーに出力端子がかしめ固定されることにより、蓋体、絶縁プレート及びワッシャーは一体化されている。

本発明は、正極または負極の導電タブをワッシャーに溶接することにより、溶接時に発生する熱や振動の影響を出力端子が受け難くなるため、出力端子の軸部とガスケットの筒状軸部との密着性が維持され、高温貯蔵の際の漏液を防止することができる。

また、かしめにより出力端子の軸部に形成される最大拡張部を、蓋体の貫通孔の側壁部もしくは絶縁プレートの軸用貫通孔の側壁部に位置させることができる。これにより出力端子が衝撃や振動を受けてもガスケットの筒状軸部と出力端子軸部とがズレにくい構造となり、気密性の低下による性能不良や漏液等の問題を解決することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型電池を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態に係る密閉型電池を模式的に示した斜視図で、図２は図１の密閉型電池の略式組み立て図である。

図１及び図２に示すように、電池は、上面が開口している縦長角箱状の電池缶１と、電池缶１内に充填された電極群２および電解液（図示しない）と、電池缶１の開口を塞ぐ封口部材などを備える。電池缶１は、深絞り加工して形成しされている。電極群２はコバルト酸リチウム等の正極活物質が金属箔上に薄く形成されたシート状の正極（図示しない）と、黒鉛等の負極活物質が金属箔上に薄く形成されたシート状の負極（図示しない）とをセパレータ（図示しない）を間にして長円状に巻回されている。電極群２の正極と電気的に接続されている正極タブ３は、電極群２の上方側の端面から上向きに延出されている。また、電極群２の負極と電気的に接続されている負極タブ４は、電極群２の上方側の端面から上向きに延出されている。

図２に示すように、封口部材は、電池缶１の上面開口を塞ぐ蓋体５と、蓋体５の内側に配置されたプラスチック製の絶縁プレート６と、絶縁プレート６の下面に配置されたワッシャー７と、蓋体５、絶縁プレート６及びワッシャー７にかしめ固定された出力端子８と、出力端子８と蓋体５との間に介在されたガスケット９などを備える。

蓋体５は、図２に示すように、板面上にガスケット９の取付け用に貫通孔１０が形成され、該貫通孔１０の上面側の開口周縁には、ガスケット９用の受け座１１が凹み形成されている。また、圧力開放弁１２は、ケース内圧が一定圧力を越えると破断して内圧を開放する役割を持つ。電解液注入口１３は、電解液の注入後、封止栓１４で閉止される。この封止栓１４は、蓋体５に溶接される。

図２において出力端子８は、矩形状の頭部１５と、頭部１５から延出した円柱状の軸胴部１６と、軸胴部１６から延出した円柱状の軸先端部１７から形成される。ここで軸先端部１７の径は軸胴部１６より小さい。

また、ガスケット９は、矩形状のフランジ部１８と、フランジ部１８の下面から延出した丸軸状の筒状軸部１９から形成されるプラスチック成形品である。筒状軸部１９内の中空は、上下に貫通しており、フランジ部１８に開口された軸挿入孔２０と連通している。筒状軸部１９には、出力端子８の軸胴部１６が嵌合される。また、筒状軸部１９はかしめ時に貫通孔１０の側壁部に圧接される。フランジ部１８には、出力端子８の頭部１５が収納される凹み２１が形成されている。

絶縁プレート６は、中央付近にガスケット９の取付け用の軸用貫通孔２２が蓋体５の貫通孔１０と連通するように開口された矩形の絶縁樹脂板である。一方、ワッシャー７は、単純な円環状でも構わないが、正極タブ３もしくは負極タブ４を溶接する場合は該溶接エリアを確保するために図２に示すように矩形状にすることが望ましい。ワッシャー７には、絶縁プレート６の軸用貫通孔２２と連通するように軸用貫通孔２３が設けられている。ワッシャー７の外径寸法は、短絡防止のため、電池缶１の開口部内寸よりも小さくすることが望ましい。また、絶縁プレート６は、ワッシャー７と蓋体５との短絡を防止するため、ワッシャー７より一回り大きくする必要がある。よって各部材の寸法は、電池缶１の開口部の内寸を基準にした際に下記関係を満足することが好ましい。

電池缶１の開口部の内寸＞絶縁プレート６の外径寸法＞ワッシャー７の外径寸法
このときの寸法差は各部品間で０．５ｍｍ以上であることが望ましい。０．５ｍｍ未満であると、各部材の組み合わせ精度により電池缶１又は蓋体５とワッシャー７との間で短絡が発生する可能性がある。

電池缶１、蓋体５、ワッシャー７及び出力端子８の材質は、活物質の種類に応じて変更されるもので、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ニッケル等から形成される。

電極群２から延出する正極タブ３は蓋体５または電池缶１のいずれかに溶接され、また負極タブ４はワッシャー７の幅広な部分に溶接される。このことで電池缶１は正極となり、出力端子８は負極端子として機能することになる。前述した正極タブ３及び負極タブ４は逆に溶接しても差し支えない。ただし、正極活物質及び負極活物質の種類によって電池缶１及び出力端子８の材質は限定される。また蓋体又は電池缶の何れかに別の出力端子を設置して２箇所とし、正極タブ３及び負極タブ４をそれぞれ溶接しても差し支えない。この場合、電池缶１は中性となる。なお、溶接方法は出力端子、ワッシャー及び負極タブの材質によって変更することができ、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の方法が用いられる。

上記封口部材の組み立て方法を説明する。

まず、出力端子８の頭部１５をガスケット９のフランジ部１８の凹み２１内に収納すると共に、出力端子８の軸胴部１６をガスケット９の軸挿入孔２０及び筒状軸部１９内に挿入し、出力端子８の軸先端部１７を筒状軸部１９から突出させる。次いで、出力端子８が挿入されたガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０に挿入し、ガスケット９のフランジ部１８を蓋体５の受け座１１に配置すると共に、ガスケット９の筒状軸部１９から突出した出力端子８の軸先端部１７を、蓋体５の内側に延出させる。

ひきつづき、蓋体５の内側に延出した出力端子８の軸先端部１７に絶縁プレート６と、ワッシャー７とを順に挿入し、軸先端部１７の先端をワッシャー７の内側に突出させる。次いで、出力端子８の頭部１５を下にした状態で、出力端子８の軸先端部１７を垂直に加圧することでかしめ、軸先端部１７と軸胴部１６の外径を拡張し、ガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０の側壁に圧接させることで出力端子８とガスケット９を固定し、同時にワッシャー７を固定する。

軸胴部１６の最大拡張部２４は、図３に示すように、蓋体５の貫通孔１０の側壁部と対向する位置か、図４に示すように絶縁プレート６の貫通孔２２の側壁部と対向する位置に配置することが好ましい。これにより出力端子８が衝撃や振動を受けてもガスケット９の筒状軸部１９と出力端子８の軸部とがズレにくい構造となり、気密性の低下による性能不良や漏液等の問題を解決することができる。

以下、電極群と非水電解質について説明する。

１）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して扁平渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。

正極に含まれる正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＭｎＯ₂）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ₂）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。

正極活物質が担持される正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

負極に含まれる負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。

負極活物質が担持される負極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。

２）電解液
電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。

以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。

（例１）
＜電極群の作製＞
まず活物質としてのＬｉＣｏＯ₂粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合してペーストを調製した。

このペーストを集電体である外形寸法５０ｍｍ×５９０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔正極集電体の両面に片側５０ｍｍ×７０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し、正極合剤層とした。

次いで、厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのアルミニウム製正極タブ３を未塗布部分に溶接することにより正極を作製した。

次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合してペーストを調製した。

このペーストを負極集電体である外形寸法５１．５ｍｍ×６１０ｍｍ、厚さ０．０１５ｍｍの銅箔の両面に片側５１．５ｍｍ×６０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し負極合剤層とした。

次いで、厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのニッケル製負極タブ４を該負極タブ４の延出方向が正極タブ３の延出方向と同じになるように未塗布部分に溶接することにより負極を作製した。

次いで、正極と負極の間に５３ｍｍ×７２０ｍｍのポリエチレン製微多孔膜のセパレータを配置した後、負極の集電体で最外周が覆われるように捲回機により渦巻き状に捲回して１５０個の円筒状物を作製した。

つづいて、この円筒状物を室温で圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ²の条件の下で加熱加圧成形して扁平状にした後、正負極タブ３，４をこの扁平状電極群の片面と同一平面上になるように折り曲げ、最終的に図２に示す厚さ約８ｍｍの１５０個の扁平状電極群２を作製した。

＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。

＜端子の取り付け＞
頭部が外径６ｍｍ×４ｍｍの矩形状で高さが４ｍｍの頭部１５と、頭部１５から延出した外径φ３ｍｍ、長さ１．５ｍｍの円柱状の軸胴部１６と、軸胴部１６から延出した外径φ２ｍｍ、長さ２．５ｍｍの円柱状の軸先端部１７から形成された、表面にニッケルメッキを施した鉄製の出力端子８を用意した。この出力端子８を、肉厚０．５ｍｍの矩形状のフランジ部１８と、フランジ部１８の下面から延出した外径４ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ１ｍｍの丸軸状の筒状軸部１９から形成されるプラスチック成形品のガスケット９に挿入し、筒状軸部１９から軸先端部１７を延出させた。

次に、厚さ１ｍｍのアルミニウム板で、出力端子８とガスケット９を固定するための直径φ４ｍｍの貫通孔１０と、該貫通孔の周囲にガスケット９を配するための深さ０．５ｍｍの受け座１１と、ケース内圧が一定圧力を越えると破断して内圧を開放する役割を持つ圧力開放弁１２と、電解液注入口１３とからなる蓋体５を用意した。蓋体５の貫通孔１０に、出力端子８が挿入済みのガスケット９を挿入し、貫通孔１０から軸先端部１７を延出させた。

次に、蓋体５の内側に延出した出力端子８の軸先端部１７に、外形寸法９ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長辺部一端より３２ｍｍの位置に出力端子挿入用の軸用貫通孔２２中心をもつプラスチック製の絶縁プレート６と、表面にニッケルメッキを施した鉄製で、外形寸法８ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長辺部一端より３０ｍｍの位置に出力端子挿入用の軸用貫通孔２３の中心をもつワッシャー７を順に挿入した。

次いで、出力端子８の頭部１５を下にしてかしめ用治具に設置した。次に、かしめ用パンチを備えたプレスにより出力端子８の軸先端部１７を延長方向に対して垂直に加圧することでかしめ、軸先端部１７と軸胴部１６の外径を拡張し、ガスケット９の筒状軸部１９を蓋体５の貫通孔１０の側壁に圧接させることで出力端子８とガスケット９を固定し、同時にワッシャー７を固定した。

＜密閉型電池の作製＞
電池缶１にはアルミニウム板を絞り成形した開口部内寸１０ｍｍ×７０ｍｍ、高さ８０ｍｍ、缶壁厚さ０．５ｍｍの角型缶を用いた。まず、電極群２から延出する正極タブ３を蓋体５に溶接し、一方の負極タブ４は、ワッシャー７の幅広な部分にレーザーを用いてスポット溶接した後、電極群２を電池缶１内に挿入し、該電池缶開口部に蓋体５を嵌合し、嵌合部をシーム溶接して一体化した。

このようにして得られた電池半製品を減圧下に置き、非水電解液を電解液注入口１３より注入した後、該注液口を封止栓１４で閉止した後、封止栓１４の周囲をシーム溶接して蓋体５に溶接することにより、縦１１ｍｍ、横７１ｍｍ、高さ８４ｍｍで、容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１５０個作製した。

得られた密閉型電池は、電池缶１の開口部の内寸＞絶縁プレート６の外径寸法＞ワッシャー７の外径寸法の関係を満足している。また、長辺方向の寸法差は、電池缶１と絶縁プレート８との寸法差が３０ｍｍで、絶縁プレート６とワッシャー７との寸法差が５ｍｍであった。一方、短辺方向の寸法差は、電池缶１と絶縁プレート８との寸法差が１ｍｍで、絶縁プレート６とワッシャー７との寸法差が１ｍｍであった。

また例１で用いた出力端子８取り付け済の蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図３のように出力端子８の軸胴部１６の最大拡張部２４が軸胴部１６の中間に位置し、かつ軸胴部１６の最大拡張部２４が貫通孔１０の側壁部に位置し、ガスケット９の筒状軸部１９を圧接していることが確認できた。

（例２）
出力端子８の軸胴部１６の長さを１．９ｍｍ、軸先端部１７の長さを２．１ｍｍとした以外、例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１５０個作製した。また例２で用いた出力端子８取り付け済の電池蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図４のように出力端子の軸胴部１６の最大拡張部２４が前記軸胴部１６の中間に位置し、かつ軸胴部１６の最大拡張部２４が絶縁プレート６の軸用貫通孔２２の側壁部に位置する（貫通孔１０を介して端子頭部１５側と対向する位置）ことが確認できた。

（例３）
出力端子８の軸胴部１６の長さを０．８ｍｍ、軸先端部１７の長さを３．２ｍｍとした以外、例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１５０個作製した。また、例３で用いた出力端子８取り付け済の電池蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図５のように出力端子の軸胴部１６の最大拡張部２４が前記軸胴部１６の中間に位置し、かつ前記端子軸胴部の最大拡張部２４が、前記貫通孔１０を境界とした場合、前記端子頭部１５側にあることが確認できた。

（例４）
出力端子８の軸先端部１７を無くし、軸胴部１６の長さを２．５ｍｍとした以外、例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１５０個作製した。また、例４で用いた出力端子８取り付け済の電池蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図６のように出力端子の軸胴部１６の先端に最大拡張部２４があり、前記貫通孔１０を介して前記端子頭部１５側と対向する位置にあることが確認できた。

（従来例）
出力端子８の軸先端部１７を無くし、軸胴部１６の長さを２．５ｍｍとし、表面にニッケルメッキを施した鉄製で、中央に出力端子挿入用の孔の中心をもつ外径８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円環状のワッシャー７を用い、負極タブ４を出力端子８の軸胴部１６におけるかしめ後に潰れた部分にレーザーを用いてスポット溶接した以外、例１と同じ方法で容量１０００ｍＡｈの密閉型電池を１５０個作製した。

また本従来例で用いた出力端子８取り付け済の電池蓋体５を出力端子中央部分で縦断面を確認したところ、図７のように出力端子の軸胴部１６の先端に最大拡張部２４があり、前記貫通孔１０を介して前記端子頭部１５側と対向する位置にあることが確認できた。

これら作製した電池（各種類について１５０個ずつ）を充電し、各種類について、そのうち５０個を５０ｃｍの高さからコンクリート上へ出力端子頭部１５を上方向にして電池缶１の底部から１０回落下させ、更に出力端子頭部１５を下方向にして１０回落下させた場合の電池蓋体５における出力端子８の固定部分から漏液した電池の数を測定した。また、各種類について電池各５０個をＪＩＳＺ２０３２付属書Ａ表1のランダム振動に準じＸ、Ｙ、Ｚの３方向に振動を加えたときの電池蓋体５における出力端子８の固定部分から漏液した電池の数を測定した。さらに、各電池の残りの５０個について、温度６０℃、湿度９３％の環境下に１８０日貯蔵した場合の電池蓋体５における出力端子８の固定部分から漏液した電池の数を測定した。これらの結果を下記表１に示す。

表１の結果より、ワッシャーに負極タブを溶接した例１〜３によると、高温貯蔵時の漏液数が皆無であることがわかる。これに対し、出力端子に負極タブを溶接した従来例では、高温貯蔵時に漏液を生じた。

また、軸胴部の最大拡張部を蓋体の貫通孔の側壁部もしくは絶縁プレートの軸用貫通孔の側壁部に位置させた例１，２によると、落下試験時及び振動試験時の漏液数が皆無であり、例３，４に比して密閉性に優れていることがわかる。例３のように最大拡張部が蓋体の貫通孔よりも端子頭部側に存在する場合は、ガスケットの筒状軸部のうち端子軸部と蓋体の貫通孔側壁とに圧接される部分が少なくなり、蓋体と出力端子との固定が十分でなくなるからである。一方、軸先端部を設けなかった例４では、軸胴部の先端が最も拡張し、出力端子頭部と軸胴部が交わるところから軸胴部先端までがテーパー状に拡張した。この場合、蓋体の貫通孔の側壁部に軸胴部の最大拡張部が掛からないため、端子が衝撃や振動を受けた際に電池外側から内側へズレやすくなる。

また、前述した例では非水電解液を用いた電池を例えに説明したが、非水電解液の代わりに固体電解質やポリマー電解質、または水溶液電解液を用いた電池についても当然適応可能である。さらに正負極活物質に関してもこの限りでなく、他の活物質を用いることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る密閉型電池の斜視図。図１に示す密閉型電池の略式組み立て図。例１の密閉型電池における要部拡大断面図。例２の密閉型電池における要部拡大断面図。例３の密閉型電池における要部拡大断面図。例４の密閉型電池における要部拡大断面図。従来例の密閉型電池における要部拡大断面図。

符号の説明

１…電池缶、２…電極群、３…正極タブ、４…負極タブ、５…蓋体、６…絶縁プレート、７…ワッシャー、８…出力端子、９…ガスケット、１０…貫通孔、１１…受け座、１２…圧力開放弁、１３…電解液注入口、１４…封止栓、１５…頭部、１６…軸胴部、１７…軸先端部、１８…フランジ部、１９…筒状軸部、２０…軸挿入孔、２１…凹み、２２，２３…軸用貫通孔、２４…最大拡張部。

Claims

電池缶と、
前記電池缶内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、
前記電池缶の開口部を塞ぎ、貫通孔を有する蓋体と、
前記蓋体の一方の面に配置され、前記蓋体の前記貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有する絶縁プレートと、
前記絶縁プレートに配置され、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔と連通するように設けられた軸用貫通孔を有するワッシャーと、
一端が前記電極群の前記正極または前記負極と電気的に接続され、かつ他端が前記ワッシャーに溶接された電極タブと、
前記蓋体の他方の面に配置され、かつ凹みを有するフランジ部と、前記フランジ部から延出されて前記蓋体の前記貫通孔に挿入された筒状軸部と、前記筒状軸部内の中空と連通するように前記フランジ部に開口された軸挿入孔とを備えた絶縁ガスケットと、
前記絶縁ガスケットの前記フランジ部の前記凹み内に配置された頭部と、前記頭部から延出され、前記絶縁ガスケットの前記軸挿入孔及び前記筒状軸部に挿入されて前記蓋体の前記貫通孔、前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔及び前記ワッシャーの前記軸用貫通孔にかしめ固定された軸部とを有する出力端子と
を具備することを特徴とする電池。
前記出力端子の前記軸部に、前記かしめ固定により形成された最大拡張部が存在し、前記最大拡張部が前記蓋体の前記貫通孔の側壁部もしくは前記絶縁プレートの前記軸用貫通孔の側壁部に位置することを特徴とする請求項１記載の電池。