JP2009087722A - 電池及び組電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期にわたりヒートサイクルや振動を印加した場合でも、封口性を維持し、漏液の発生のない、長期信頼性に優れた電池及び組電池を提供する。
【解決手段】金属缶１内に収納され、正極および負極を含む電極群２と、前記金属缶１の開口部に配置され、貫通孔６と前記貫通孔６の両端のうち少なくとも一端の周囲を囲むように形成された凸部とを備えた封口蓋５と、内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部１５ａを有する頭部１５と、前記頭部１５の前記内面から延出され、前記封口蓋５の前記貫通孔６にかしめ固定される軸部１４とを備えた電極端子８と、前記封口蓋５の前記貫通孔６と前記電極端子８の前記軸部１４との間に介在されたボス部１２と、前記ボス部１２の外周から延出されて前記封口蓋５と前記電極端子８の前記頭部１５との間に介在され、一方の面が前記封口蓋５の前記凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子８の前記頭部１５の前記凸部と嵌合されるフランジ部１３とを備えた絶縁封口部材７とを具備する電池。
【選択図】 図３
【解決手段】金属缶１内に収納され、正極および負極を含む電極群２と、前記金属缶１の開口部に配置され、貫通孔６と前記貫通孔６の両端のうち少なくとも一端の周囲を囲むように形成された凸部とを備えた封口蓋５と、内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部１５ａを有する頭部１５と、前記頭部１５の前記内面から延出され、前記封口蓋５の前記貫通孔６にかしめ固定される軸部１４とを備えた電極端子８と、前記封口蓋５の前記貫通孔６と前記電極端子８の前記軸部１４との間に介在されたボス部１２と、前記ボス部１２の外周から延出されて前記封口蓋５と前記電極端子８の前記頭部１５との間に介在され、一方の面が前記封口蓋５の前記凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子８の前記頭部１５の前記凸部と嵌合されるフランジ部１３とを備えた絶縁封口部材７とを具備する電池。
【選択図】 図３
Description
本発明は、電池と、この電池を用いた組電池とに関するものである。
非水電解液を用いたリチウムイオン電池に代表される密閉型電池は、高エネルギー密度などを特徴とし、携帯電話等に代表される小型携帯機器に広く採用されている。この種の電池は、円筒型のほかに、小型携帯機器の形状に合わせて容積効率を向上することを目的に角型形状の外装ケースを用いるものがある。
近年、従来用いられてきた携帯機器だけでなく、環境問題への関心の高まりから、電気自動車やハイブリット自動車、電力貯蔵用等への適用を目指して、エネルギー密度や入出力特性、サイクル特性の向上への要求が高まっている。
このような要求に好適な電池として、特許文献１に記載されているように、平均結晶粒子径５０μｍ以下のアルミニウムまたはアルミニウム合金の箔からなる負極集電体と、一次粒子径１μｍ以下の粒度分布をもつ負極活物質とを有する負極を備えた非水電解質二次電池が提案されている。これによると、提案の負極活物質は、リチウム吸蔵時の電位が０．４Ｖ以上のものであり、リチウムアルミニウム合金を形成することがないため、集電体にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが出来るとされている。更に、集電体の平均結晶粒径を５０μｍ以下にすることで、集電体の強度が向上するため、負極活物質として、一次粒子径１μｍ以下の粒度分布をもつ粉体を使用しても電極密度を向上することができ、エネルギー密度や入出力特性を向上することができるとも記載されている。
また、これらの用途では、機器の使用寿命が長くなることから、これまで小型携帯機器の２〜３年程度の使用期間に対して、１０〜１５年といった電池の封口性に関わる長期信頼性への要求がある。さらに、これらの大型機器では、電池の入出力特性などの性能向上はもとより、電池1個あたりの蓄電容量向上を行う必要があるとともに、電気自動車等の用途では、電池重量の軽減といった要求もあり、電池発電要素以外の電池外装部材などの重量軽減を行う必要がある。
従来の小型携帯機器向けの角型形状の電池外装ケースを用いる電池として、例えば特許文献２には、電池ケースの開口部に配置する蓋の貫通孔に、絶縁パッキングを介して、軸部の一端に頭部を有する端子（出力端子）を挿入し、該端子を上下から圧縮し、かしめることで該頭部に対して反対側の端部および軸部の外径を拡大し、絶縁パッキングを圧縮挟持することで封止した密閉型の電池が開示されている。
すなわち、前記特許文献１に記載の負極とリチウムマンガン複合酸化物やリチウムコバルト複合酸化物などの正極活物質との組み合わせにより、エネルギー密度や入出力特性を向上できるとともに、負極集電部材、正極集電部材ともに、アルミニウムもしくはアルミニウム合金が使用できることから、前述した特許文献２などに記載の従来の電池ケースの外装構造と組み合わせることで、比較的安価で軽量な電池を形成できる。
しかしながら、上記の構成の電池ケースにおいても次のような問題があった。前述のように、電気自動車やハイブリット自動車、電力貯蔵用等の大型機器への搭載に伴い、高出力化とともに、電池の放熱性を確保するために扁平化を行うことが望ましい。この扁平化に伴い、封口蓋の幅は狭くなる傾向がある。また、大電流での入出力性能を確保するために、電極端子の軸部は太くして、電気抵抗を低下させることが好ましい。これらの理由により、封口蓋の貫通孔周囲の金属部幅が、特に幅方向で狭くなり、強度が低下していた。このため、板状の封口蓋の貫通孔に、リング状の絶縁封口部材を介して、前記貫通孔の内径よりも大きな外径の頭部と前記貫通孔の内径よりも小さな外径の軸部を有する有頭リベット状の電極端子を挿入し、該電極端子を上下から圧縮し、かしめることで該頭部に対して反対側の端部および軸部の外径を拡大した際に、封口蓋が外方向に変形してしまい、該絶縁封口部材を圧縮挟持する際の圧縮率が不十分な状態となり、特に、通常使用環境を再現したヒートサイクル（例えば、−２０℃〜７０℃）を印加した場合など封口性能の低下による漏液を生じていた。
さらに、機器への搭載に際しては、電圧を増大するために、複数個の素電池を組み合わせて使用するが、各電池間の接続には金属製のバスバーにより電極端子間の接続を行っている。このバスバーについても、大電流が可能なように断面積の大きなバスバーを使用するために、柔軟性が低下し、電気自動車等の通常使用環境を想定した振動を印加した場合、電池同士の振動がバスバーを介してそのまま、電極端子に加わってしまい、電極端子軸部の回転方向のズレが発生、これにより電極端子の軸部とリング状絶縁封口部材のボス部との密着が低下し、封口性を維持できなくなり漏液が発生していた。
特開２００５−１２３１８３
特開２００３−２７２５７４
本発明はこのような事情に鑑み、封口蓋の貫通孔が幅方向に変形することを防ぐとともに、電極端子の回転を防止することで、長期にわたりヒートサイクルや振動を印加した場合でも、封口性を維持し、漏液の発生のない、長期信頼性に優れた電池及び組電池を提供することを目的とする。
本発明に係る電池は、金属缶と、
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端のうち少なくとも一端の周囲を囲むように形成された凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と
を具備することを特徴とする。
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端のうち少なくとも一端の周囲を囲むように形成された凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と
を具備することを特徴とする。
また、本発明に係る電池は、金属缶と、
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端の周囲を囲むように形成された第１の凸部及び第２の凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第１の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と、
前記電極端子の前記軸部が挿入される貫通孔と、内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部とを備えたワッシャーと、
前記封口蓋と前記ワッシャーとの間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第２の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記ワッシャーの前記凸部と嵌合される絶縁プレートと
を具備することを特徴とする。
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端の周囲を囲むように形成された第１の凸部及び第２の凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第１の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と、
前記電極端子の前記軸部が挿入される貫通孔と、内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部とを備えたワッシャーと、
前記封口蓋と前記ワッシャーとの間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第２の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記ワッシャーの前記凸部と嵌合される絶縁プレートと
を具備することを特徴とする。
本発明に係る組電池は、前記電池を備えることを特徴とする。
本発明によれば、長期にわたりヒートサイクルや振動を印加した場合でも、封口性を維持し、漏液の発生のない、長期信頼性に優れた電池及び組電池を提供することができる。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、封口蓋の貫通孔周囲に例えば四角形状をした凸部を設け、リング状の絶縁封口部材のフランジ部の壁面のうち内面を封口蓋の凸部の外面に沿って嵌合させ、さらに有頭リベット状の電極端子には頭部の内面に絶縁封口部材のフランジ部壁面外面に沿って嵌合されるように例えば四角形状の枠状凸部を設け、かしめ封口によって、それぞれの部材の壁面が密着する形で嵌合することで、電池形状を扁平化、電極端子軸部を太くした場合でも、良好な封口性を得ることができ、大電流対応できることを見出し、本発明に至ったのである。
以下、本発明に係る電池の一実施形態である密閉型の角型リチウムイオン電池を図１〜６を参照して詳細に説明する。図１の（ａ）は、密閉型の角型リチウムイオン電池の平面図で、（ｂ）はこの電池の縦断面図である。また、図２は、図１の電池の封口部を示す拡大断面図で、図３は、図２のIII−III線に沿って切断した際に得られる断面図である。
図１に示すように、電池１００は、上面が略長方形に開口した金属缶１と、金属缶１内に充填された電極群２および非水電解液（図示しない）と、金属缶１の開口を塞ぐ封口部材などで構成される。
金属缶１は、アルミニウム板を深絞り加工して形成し、正極側の出力端子を兼ねている。電極群２は、扁平形状をしており、例えば、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して渦巻状に巻回した後、金属缶１の断面形状に合わせて、断面を長円形に押し潰すことにより形成される。電極群２の正極および負極のそれぞれから正極導電タブ３及び負極導電タブ４が導出している。
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。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。
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。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。
図１及び図２に示すように、封口部材は、金属缶１の上面開口部に溶接などで取り付けられ、金属缶１の上面開口部を塞ぐ板状の封口蓋５と、封口蓋５の貫通孔６にリング状の絶縁封口部材７を介してカシメ固定された電極端子８と、封口蓋５の内側に配置されたプラスチック製の絶縁プレート９と、電極端子８と同時にカシメ固定されたワッシャー１０などを備える。
封口蓋５は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる板材をプレス成型することにより作製される。図２及び図３に示すように、封口蓋５の貫通孔６の一端側には、貫通孔６の周囲を囲み、かつ四角形状の外形を有する凸部１１が形成されている。
リング状の絶縁封口部材７は、封口蓋５の貫通孔６に挿入されるパイプ状のボス部１２と、ボス部１２の外周から延出されて封口蓋５と電極端子８の頭部１５との間に介在されたるフランジ部１３とを備える。ここで、絶縁封口部材７の材質としては、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等の熱可塑性および絶縁性を有する合成樹脂などが好ましい。
電極端子８は、絶縁封口部材７のボス部１２に挿入される軸部１４と、軸部１４の外径よりも大きな外径の頭部１５とを有する有頭リベット状をしている。電極端子８の頭部１５の外形は、図３に示すように、四角形状である。また、頭部１５の内面には、図２及び図３に示すように、その周縁に沿って枠状の凸部１５ａが形成されている。電極端子８の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等を挙げることができる。絶縁封口部材７のフランジ部１３は、内面が封口蓋５の凸部１１の外面に沿って嵌合され、かつ外面が電極端子８の頭部１５の内面の凸部１５ａに沿って嵌合される形状を有している。
絶縁プレート９は、絶縁封口部材７のボス部１２に挿入された状態の軸部１４が挿入される貫通孔１６を有する四角形の板である。絶縁プレート９の材質としては、絶縁封口部材７で説明したのと同様なものを挙げることができる。
ワッシャー１０は、電極端子８の軸部１４が挿入される貫通孔１７を有する四角形の金属板である。ワッシャー１０の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等を挙げることができる。
ここで、四角形状としては、例えば、長方形、正方形、台形、これらに属さない四角形状などを挙げることができる。また、本願でいう四角形状には、例えばコーナ部に面取りがなされているような、幾何学上の四角形に変形が加えられたもの（略四角形）が包含される。
封口部の組み付けは、以下の手順で行う。リング状絶縁封口部材７のパイプ状のボス部１２を封口蓋５の貫通孔６に嵌挿し、さらに有頭リベット状の電極端子８をパイプ状のボス部１２に挿嵌する。その後、図２に示すように電極端子８の軸部１４に絶縁プレート９を介してワッシャー１０を挿嵌する。この状態で有頭リベット状の電極端子８を上下から圧縮し、かしめることで頭部１５に対して反対側に位置する端部１８および軸部１４の外径を拡大し、封口蓋５の貫通孔６の内壁との間で、リング状絶縁封口部材７を圧縮挟持することで封止する。かしめにより軸部１４の外径が拡大する際に、封口蓋５の貫通孔６に外方向に変形する力が加わるが、封口蓋５の貫通孔６の周囲に形成された凸部１１が封口蓋５の強度を補強すると共に、電極端子８の頭部１５の内面に形成された凸部１５ａが絶縁封口部材７を介して凸部１１を支えるため、封口蓋５の貫通孔６の拡径が阻止される。その結果、封口蓋５の貫通孔６と絶縁封口部材７のボス部１２と電極端子８の軸部１４との密着性が向上されるため、ヒートサイクル（例えば、−２０℃〜７０℃）時の漏液を防止することができる。また、電池に印加された振動が電極端子８に伝わった際に、電極端子軸部１４に回転方向のズレが発生し難く、振動時の漏液をも防止することができる。
電池缶１、封口蓋５、ワッシャー１０及び電極端子８の材質は、活物質の種類に応じて変更されるもので、アルミニウムやアルミニウム合金の代わりに、例えば、鉄、ニッケル等を使用可能である。
ところで、電極群２から延出した負極導電タブ４は、図１（ｂ）に示すように、電極端子８の軸部１４の端部１８に溶接される。これにより、電極端子８は負極端子として機能する。また、正極導電タブ３は、封口蓋５に設けられた正極端子１９に溶接される。なお、負極導電タブ４を電極端子８の軸部１４に溶接する代わりにワッシャー１０に溶接することも可能である。前述した正極導電タブ３及び負極導電タブ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及び電極端子８の材質は変更される。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。
また、図１（ｂ）に示すように、封口蓋５には、電解液注入口２０が設けられている。電解液注入口２０は、電解液の注入後、図１に示すように封口栓２１で閉止される。この封口栓２１は、封口蓋５にレーザー溶接される。
なお、前述した図１〜図３では、封口蓋５の貫通孔６の一端側の周囲にのみ凸部１１を設けたが、貫通孔６の両端に凸部を形成することが可能である。この一実施形態を図４に示す。図４では、前述した図１〜図３で説明したのと同様な部材について、同符号を付して説明を省略する。封口蓋５の貫通孔６の両端側には、貫通孔６の周囲を囲み、かつ四角形状の外形を有する第１の凸部１１と第２の凸部２２が形成されている。ワッシャー１０の内面には、その周縁に沿って四角枠状の凸部２３が形成されている。絶縁プレート９は、内面が封口蓋５の第２の凸部２２の外面に沿って嵌合され、かつ外面がワッシャー１０の内面の凸部２３に沿って嵌合される形状を有している。
以上説明した図４に示す構造にすると、封口蓋５の上下面に第１，第２の凸部１１，２２が設けられているために封口蓋５の強度が十分に補強されると共に、電極端子８の頭部１５内面に設けられた枠状凸部１５ａが絶縁封口部材７を介して第１の凸部１１を支え、かつワッシャー１０の内面に設けられた凸部２３が絶縁プレート９を介して第２の凸部２２を支えるため、かしめの際に封口蓋５の貫通孔６が外方向に変形しようとするのを確実に阻止することができ、封口蓋５の貫通孔６と絶縁封口部材７のボス部１２と電極端子８の軸部１４との密着性がさらに向上される。その結果、ヒートサイクル（例えば、−２０℃〜７０℃）時の漏液と、電池に振動が加わった際の漏液とを防止することができる。
図５は、有頭リベット状の電極端子８のかしめ部とワッシャー１０との溶接状況の一例を示している。図５に示すように、電極端子８の軸部１４の端部１８とワッシャー１０との境界を部分的に溶接する（溶接点を符番２４で示す）ことにより、電極端子８とワッシャー１０との結合が更に強力になることで、端子軸部１４の回り止めの効果が増す。ここで、ワッシャー１０はかしめ固定時の補強だけでなく、導電部材の一部として使用しても良い。その場合はワッシャーの一部に電極導出タブを溶接する場合もある。この場合でも、前述の回り止めの効果は得られる。また、溶接方法はレーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等が選択できる。
[実施例]
以下、本発明の実施例について、前述した図面を参照して説明する。なお、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものではない。
以下、本発明の実施例について、前述した図面を参照して説明する。なお、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
前述した図１〜図３に示す構成を有し、幅７０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの非水電解質二次電池を作製した。なお、電極端子の軸部の直径（かしめにより拡径する前の直径）は３ｍｍとした。さらに、同様の電池を５個用意して、図６に示すように、電池１００それぞれの封口蓋５に設けられている正極端子及び負極端子を金属製バスバー２５により直列接続することにより、組電池１０１を作製した。バスバー２５の寸法は、幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであった。
前述した図１〜図３に示す構成を有し、幅７０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの非水電解質二次電池を作製した。なお、電極端子の軸部の直径（かしめにより拡径する前の直径）は３ｍｍとした。さらに、同様の電池を５個用意して、図６に示すように、電池１００それぞれの封口蓋５に設けられている正極端子及び負極端子を金属製バスバー２５により直列接続することにより、組電池１０１を作製した。バスバー２５の寸法は、幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍであった。
（実施例２）
図４に示すように、封口蓋の貫通孔周囲の上面及び下面に凸部を設け、さらに、電極端子の頭部及びワッシャーの周囲に凸部を設け、それぞれの凸部が密着した状態でかしめ固定し、さらに、図５に示す様に電極端子のかしめ部（軸部の端部）の周囲とワッシャーとをレーザー光により４点溶接を行った以外は、実施例１と同様の非水電解質二次電池を作製した。
図４に示すように、封口蓋の貫通孔周囲の上面及び下面に凸部を設け、さらに、電極端子の頭部及びワッシャーの周囲に凸部を設け、それぞれの凸部が密着した状態でかしめ固定し、さらに、図５に示す様に電極端子のかしめ部（軸部の端部）の周囲とワッシャーとをレーザー光により４点溶接を行った以外は、実施例１と同様の非水電解質二次電池を作製した。
（比較例）
図７に示すように、封口蓋の貫通孔周囲及び電極端子の頭部に凸部がない従来の方法により封口部を構成した以外は、実施例１と同様の非水電解質二次電池を作製した。
図７に示すように、封口蓋の貫通孔周囲及び電極端子の頭部に凸部がない従来の方法により封口部を構成した以外は、実施例１と同様の非水電解質二次電池を作製した。
上記の実施例、比較例の非水電解質二次電池に対して、ヒートサイクル試験および振動試験を行った。ヒートサイクルの方法は、−３０℃で２時間保持し、次いで＋８０℃で２時間保持するものである。これを１サイクルとして、１００サイクル実施した後、電解液の漏液状況を調べた。また、振動試験の方法は、ＪＩＳ Ｃ８７１２に準拠した条件で試験を実施した後、電解液の漏液状況を調べた。試験セルはそれぞれ組電池２０セットである。漏液発生率は、２０セット全ての組電池に含まれる素電池の合計数（５個×２０セット）１００個のうちの素電池の漏液発生数をカウントし、発生率を算出した。表１に、その結果を示す。
表１より明らかなように、実施例１，２の電池では、ヒートサイクル試験及び振動試験のいずれの試験においても漏液発生率が皆無であることがわかる。比較例ではパイプ状のボス部１２の圧縮不足によりリング状絶縁封口部材７と封口蓋５の貫通孔６の内壁との密着性もしくはリング状絶縁封口部材７と有頭リベット状の電極端子８の軸部１４との密着性が低下して、ヒートサイクルでの漏液が発生したものと考えられる。また、振動試験では、電池間の接続用のバスバーを介して電極端子に振動が伝わり、電極端子の回り止めが無いために、電極端子が回転方向のずれが発生し、リング状絶縁封口部材７と封口蓋５の貫通孔６の内壁との密着性もしくはリング状絶縁封口部材７と有頭リベット状の電極端子８の軸部１４との密着性が低下して、漏液に至ったものと考える。
以上詳述したように、本発明によれば、ヒートサイクルや振動等により液漏れの無い信頼性に優れた密閉型の電池及び組電池を提供でき、さらには、比較的安価に軽量な非水電解質二次電池および組電池を得ることができ、特に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ものとなる。
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。
１…金属缶、２…電極群、３…正極導電タブ、４…負極導電タブ、５…封口蓋、６，１６，１７…貫通孔、７…絶縁封口部材、８…電極端子、９…絶縁プレート、１０…ワッシャー、１１，１５ａ、２２，２３…凸部、１２…絶縁封口部材ボス部、１３…絶縁封口部材フランジ部、１４…軸部、１５…頭部、１８…端部、１９…正極端子、２０…電解液注入口、２１…封口栓、２４…溶接点、２５…バスバー、１００…電池、１０１…組電池。
Claims (7)
- 金属缶と、
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端のうち少なくとも一端の周囲を囲むように形成された凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と
を具備することを特徴とする電池。 - 金属缶と、
前記金属缶内に収納され、正極および負極を含む電極群と、
前記金属缶の開口部に配置され、貫通孔と前記貫通孔の両端の周囲を囲むように形成された第１の凸部及び第２の凸部とを備えた封口蓋と、
内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部を有する頭部と、前記頭部の前記内面から延出され、前記封口蓋の前記貫通孔にかしめ固定される軸部とを備えた電極端子と、
前記封口蓋の前記貫通孔と前記電極端子の前記軸部との間に介在されたボス部と、前記ボス部の外周から延出されて前記封口蓋と前記電極端子の前記頭部との間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第１の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記電極端子の前記頭部の前記凸部と嵌合されるフランジ部とを備えた絶縁封口部材と、
前記電極端子の前記軸部が挿入される貫通孔と、内面の周縁に沿って枠状に形成された凸部とを備えたワッシャーと、
前記封口蓋と前記ワッシャーとの間に介在され、一方の面が前記封口蓋の前記第２の凸部と嵌合され、かつ他方の面が前記ワッシャーの前記凸部と嵌合される絶縁プレートと
を具備することを特徴とする電池。 - 前記封口蓋および前記電極端子の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池。
- 請求項１または請求項２に記載の電池は、非水電解質二次電池である。
- 前記電極端子の前記軸部と前記ワッシャーとが少なくとも1点溶接されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電池。
- 前記負極は、リチウムイオン吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上貴となる負極活物質と、前記負極活物質に担持され、アルミニウムまたはアルミニウム合金の箔からなる集電体とを具備することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の電池。
- 請求項１〜６いずれか１項記載の電池を複数備え、前記電池間が金属製バスバーにより導電接続されていることを特徴とする組電池。
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