JP2009193787A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】集電体と端子との接触状態が安定化し、落下等の衝撃が加わった場合に接触不良が生じるのが抑制され、品質及びケースの密閉性が良好である電池を提供する。
【解決手段】電池の蓋部３の中央部には、断面視がＴ字状をなす負極端子４が、ガスケット５に包囲された状態で、蓋部３を貫通されている。ガスケット５の下端部には、絶縁体６が当接しており、該絶縁体６には、板状をなす集電体７が収容されている。集電体７の一端部に設けられた挿通孔には２箇所、切り欠きが設けられている。負極端子４を挿通孔を挿通させ、負極端子４の脚部４２の端部を加締めることにより、該端部の変形部分が切り欠きに食い込んで係止された状態で、負極端子４は集電体７に固定される。
【選択図】図３
【解決手段】電池の蓋部３の中央部には、断面視がＴ字状をなす負極端子４が、ガスケット５に包囲された状態で、蓋部３を貫通されている。ガスケット５の下端部には、絶縁体６が当接しており、該絶縁体６には、板状をなす集電体７が収容されている。集電体７の一端部に設けられた挿通孔には２箇所、切り欠きが設けられている。負極端子４を挿通孔を挿通させ、負極端子４の脚部４２の端部を加締めることにより、該端部の変形部分が切り欠きに食い込んで係止された状態で、負極端子４は集電体７に固定される。
【選択図】図３
Description
本発明は、ケースに電池要素を収納し、ケースの開口を蓋部により閉塞してなる電池に関する。
近年、ビデオカメラ，モバイルコンピュータ，携帯電話機等の携帯電子機器の小型軽量化及び多様化に伴い、その電源である電池に対して、小型かつ軽量であり、高エネルギー密度を有し、貯蔵安定性等の信頼性も高く、長期間繰り返して充放電が可能である二次電池の開発が強く要求されている。
これらの要求を満たす二次電池として、非水電解質を含む非水電解質二次電池が挙げられる。
これらの要求を満たす二次電池として、非水電解質を含む非水電解質二次電池が挙げられる。
非水電解質二次電池の代表例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能である活物質からなる負極と、遷移金属酸化物、弗化黒鉛、及びリチウムと遷移金属との複合酸化物等からなる正極と、非水電解質とを有する。非水電解質は、非プロトン性有機溶媒にＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌｉ2 ＳｉＦ6 等のリチウム塩を混合してなる。
リチウムイオン二次電池は、前記正極及び負極がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群を、一面が開口し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるケースに収容し、ケースの開口をアルミニウム又はアルミニウム合金製の蓋部により閉塞してなる。
図１２は、従来のリチウムイオン二次電池の蓋部５３を裏側から見た状態を示す斜視図である。
蓋部５３の中央部には、平板状の頭部５４ａ、及び円筒状の脚部５４ｂを有し（図１３参照）、断面視がＴ字状をなす負極端子５４が、該負極端子５４の表面を除き、合成樹脂からなるガスケット５５に包囲された状態で、蓋部５３を貫通するように設けられている。
ガスケット５５の下端部には、蓋部５３の裏面に沿って、蓋部５３の一端部側に延びるように設けられた、合成樹脂製の絶縁体５６が当接している。該絶縁体５６の凹部には、銅製であり、板状をなす集電体５７が収容されている。該集電体５７から垂下したタブ５７ｂに、前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続される。
蓋部５３の中央部には、平板状の頭部５４ａ、及び円筒状の脚部５４ｂを有し（図１３参照）、断面視がＴ字状をなす負極端子５４が、該負極端子５４の表面を除き、合成樹脂からなるガスケット５５に包囲された状態で、蓋部５３を貫通するように設けられている。
ガスケット５５の下端部には、蓋部５３の裏面に沿って、蓋部５３の一端部側に延びるように設けられた、合成樹脂製の絶縁体５６が当接している。該絶縁体５６の凹部には、銅製であり、板状をなす集電体５７が収容されている。該集電体５７から垂下したタブ５７ｂに、前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続される。
図１３は、負極端子５４の端部を加締めて集電体５７に接合させる状態を示す斜視図である。図中、蓋部５３、ガスケット５５、及び絶縁体５６は省略している。
負極端子５４を挿通孔５７ａを挿通させ（図１３（ａ））、脚部５４ｂの端部を加締める（カーリングプレスする）ことにより、負極端子５４は、集電体５７と接合され、すなわち、加締め部５４ｃにより集電体５７と電気的に接続され（図１３（ｂ））、該集電体５７及び絶縁体５６を介して、蓋部５３に固定される。
図１３（ｂ）に示すように、略円板状の加締め部５４ｃと丸孔の挿通孔５７ａとの接触状態は、挿通孔５７ａの中心軸に対する回転応力に弱い。従って、リチウムイオン二次電池が落下等し、衝撃を受けた場合、加締め部５４ｃが回転して、負極端子５４と集電体５７との接触状態が悪くなり、接続抵抗が上昇することがあるという問題があった。
負極端子５４を挿通孔５７ａを挿通させ（図１３（ａ））、脚部５４ｂの端部を加締める（カーリングプレスする）ことにより、負極端子５４は、集電体５７と接合され、すなわち、加締め部５４ｃにより集電体５７と電気的に接続され（図１３（ｂ））、該集電体５７及び絶縁体５６を介して、蓋部５３に固定される。
図１３（ｂ）に示すように、略円板状の加締め部５４ｃと丸孔の挿通孔５７ａとの接触状態は、挿通孔５７ａの中心軸に対する回転応力に弱い。従って、リチウムイオン二次電池が落下等し、衝撃を受けた場合、加締め部５４ｃが回転して、負極端子５４と集電体５７との接触状態が悪くなり、接続抵抗が上昇することがあるという問題があった。
この問題を解決するために、図１３（ｂ）に示す×印の部分を溶接する場合もある。しかし、溶接工程が追加されることで工程が煩雑になるという問題点、及び溶接の熱エネルギーにより絶縁体５６の一部が溶け、該絶縁体５６による蓋部５３の密封性が悪くなり、非水電解質が漏出する虞があるという問題点があった。
特許文献１には、ガスケットが介在する状態で、リベットを電池の蓋部を貫通させ、蓋部の内面側でガスケット及びワッシャを介しリベットを蓋部に加締め止めするように構成し、ワッシャ外面のリベット貫通孔の周縁部、又はリベットの頭部の内面に、突起部を設けた電池の発明が開示されている。この構成により、電解液のリークの防止が図られている。
特許文献２には、電極引出板を、絶縁体を介し蓋部の外面に配し、電極導出ピンを、蓋部を貫通させ、該電極導出ピンの外側端部を電極引出板に加締めるように構成し、電極引出板の貫通孔の周縁部に環状突起部を設けた電池の発明が開示されている。この構成により、電極導出ピンと電極引出板との導電接触の改善が図られている。
特許文献３には、リベット端子の頭部及び脚部を平面視で長円状に形成することにより、脚部と頭部との境界部分から頭部の長手方向の端部までの距離を短くし、脚部をリード部材を介し蓋部の内面に加締めるときに前記端部が浮き上がらず、頭部に端子キャップを溶接する場合に溶接不良が生じるのが抑制された電池の発明が開示されている。
特許文献４には、頭部及び脚部からなるリベット端子を、蓋部を貫通させ、蓋部の外面側で第１ワッシャを介し前記脚部を加締め止めし、蓋部の内面側で第２ワッシャを介し前記頭部を固定するように構成されており、頭部と第２ワッシャとの接触部分を溶接した電池の発明が開示されている。この構成により、接触不良の発生の抑制が図られている。
実開平５−３１１０８号公報
特開２００３−４５４０４号公報
実開平７−２７０５１号公報
特開平６−２３１７４０号公報
上述した特許文献１の電池においては、リベットの回転は抑止されているが、電池が落下等し、衝撃が加わった場合に、リベットの加締め部分とワッシャとの接触状態に歪みが生じ、接触不良が生じる虞があった。
特許文献２の電池においては、電極引出板の周縁に環状に、連続して突起が設けられているので、電極導出ピンの外側端部を電極引出板に加締める場合に、電極導出ピンが電極引出板側に食い込みにくく、また、環状の突起に対して電極導出ピンは回転しやすく、電池に衝撃が加わったときに、接触不良が生じる虞があるという問題があった。
特許文献２の電池においては、電極引出板の周縁に環状に、連続して突起が設けられているので、電極導出ピンの外側端部を電極引出板に加締める場合に、電極導出ピンが電極引出板側に食い込みにくく、また、環状の突起に対して電極導出ピンは回転しやすく、電池に衝撃が加わったときに、接触不良が生じる虞があるという問題があった。
特許文献３の電池においては、リベット端子の脚部が平面視で長円状をなし、周長が長く、また、脚部の端縁の部分によって中心軸からの距離が異なるので、均一に加締めるのが困難であり、脚部とリード部材との間に接触不良が生じる虞があった。
特許文献４の電池においては、上記と同様に、溶接工程が追加されることで工程が煩雑になるという問題点があり、また、溶接の熱エネルギーにより合成樹脂製の蓋部の一部が溶け、蓋部とワッシャとの接触性が悪くなり、非水電解質に対する密封性等が悪くなる虞があった。
特許文献４の電池においては、上記と同様に、溶接工程が追加されることで工程が煩雑になるという問題点があり、また、溶接の熱エネルギーにより合成樹脂製の蓋部の一部が溶け、蓋部とワッシャとの接触性が悪くなり、非水電解質に対する密封性等が悪くなる虞があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、集電体と端子との接合部分が、溶接によらずに、端子の回転を抑止する回転抑止構造を有することにより、集電体と端子との接触状態が安定化し、落下等の衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制され、良好な品質及び密閉性を有する電池を提供することを目的とする。
第１発明に係る電池は、電池ケースの蓋部を貫通する端子と、該端子が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記端子の端部を加締めることにより前記端子と接合される集電体と、前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体とを備える電池において、前記集電体と前記端子との接合部分は、回転を抑止する回転抑止構造を有することを特徴とする。
本発明においては、集電体と端子との接合部分が回転抑止構造を有するので、落下等の衝撃が加わった場合に、端子が回転するのが抑止され、接触不良が生じるのが抑制される。
また、集電体と端子との加締め部分を溶接して回転抑止を図る場合のように、蓋部に取り付けられる絶縁部材等に変形が生じることがなく、蓋部の密封性が確保される。
また、集電体と端子との加締め部分を溶接して回転抑止を図る場合のように、蓋部に取り付けられる絶縁部材等に変形が生じることがなく、蓋部の密封性が確保される。
第２発明に係る電池は、第１発明において、前記回転抑止構造は、前記集電体の前記挿通孔の周縁部に設けられた切り欠きにより構成されることを特徴とする。
本発明においては、端子を集電体に加締める場合に、端子の端部の変形部分が切り欠きに食い込み、切り欠きに係止されるので、端子の回転が良好に抑止される。
第３発明に係る電池は、第１又は第２発明において、前記回転抑止構造は、前記集電体の前記挿通孔の周縁部に、複数周設された突起部により構成されることを特徴とする。
本発明においては、突起部は挿通孔の周縁部に不連続に形成されているので、端子を集電体に加締める場合に、突起部間の間隙から端子の端部が集電体側に食い込み、端子の端部に突起部が食い込む状態で変形して、加締め部分が形成される。従って、前記端部が突起部に良好に係止されて、集電体に良好に密着し、端子の回転が良好に抑止される。
第４発明に係る電池は、第１乃至第３発明のいずれかにおいて、前記回転抑止構造は、前記挿通孔が多角形状をなすことにより構成されることを特徴とする。
本発明においては、集電体の端子を挿通させる孔が丸孔ではなく、多角形状をなすので、端子を集電体に加締める場合に、端子の端部の変形部分が孔の角部に食い込んで、該角部に係止され、端子の回転が良好に抑制される。
第５発明に係る電池は、第４発明において、前記回転抑止構造は、前記端子の前記挿通孔を挿通する部分が平面視で多角形状をなすことにより構成されることを特徴とする。
本発明においては、端子の蓋部を挿通する部分も多角形状をなすので、端子を集電体に加締めるときに、端子の端部がより良好に挿通孔の角部に係止され、多角形状の孔に対して多角形状の筒体が回転できないことと相まって、端子の回転がより良好に抑制される。
第６発明に係る電池は、第１乃至第５発明のいずれかにおいて、非水電解質を有することを特徴とする。
本発明においては、蓋部が良好な密閉性を有するので、電池が有する非水電解質の漏出が良好に抑制される。
本発明によれば、集電体と端子との接合部分が、集電体と端子とを密着させ、端子の回転を抑止する回転抑止構造を有するので、接触状態が安定化し、電池が落下する等して衝撃が加わった場合に接触不良が生じ、接続抵抗が上昇するのが抑制されている。
そして、集電体と端子との加締め部分をさらに溶接して、回転抑止を図る場合のように、工程が煩雑になることがなく、また、蓋部に取り付けられる絶縁部材等に変形が生じることがないので、品質及びケースの密閉性が良好であり、非水電解質等の収容物が漏出することが抑制されている。
さらに、端子の挿通孔を挿通する部分を略円筒状、又は平面視が略正多角形の筒状に構成することにより、加締めは均一に行うことができ、加締め時に集電体と端子との間に接触不良が生じるのも抑制することができる。
そして、集電体と端子との加締め部分をさらに溶接して、回転抑止を図る場合のように、工程が煩雑になることがなく、また、蓋部に取り付けられる絶縁部材等に変形が生じることがないので、品質及びケースの密閉性が良好であり、非水電解質等の収容物が漏出することが抑制されている。
さらに、端子の挿通孔を挿通する部分を略円筒状、又は平面視が略正多角形の筒状に構成することにより、加締めは均一に行うことができ、加締め時に集電体と端子との間に接触不良が生じるのも抑制することができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリチウムイオン二次電池（以下、電池という）１を示す斜視図、図２は、電池１の蓋部３を裏側から見た状態を示す斜視図、図３は、蓋部３を示す一部破断側面図である。図２において、後述する凹部３２の接続部分は省略している。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリチウムイオン二次電池（以下、電池という）１を示す斜視図、図２は、電池１の蓋部３を裏側から見た状態を示す斜視図、図３は、蓋部３を示す一部破断側面図である。図２において、後述する凹部３２の接続部分は省略している。
電池１は、銅集電体に負極合剤を塗布してなる負極板、及びアルミニウム集電体に正極合剤を塗布してなる正極板がセパレータを介して巻回された扁平巻状の電極群、及び非水電解質（図示せず）を、一面が開口し、略直方体状をなし、アルミニウムからなるケース２に収容し、ケース２の開口をアルミニウム製の蓋部３により閉塞してなる。
蓋部３の一端部には、電池１の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放するために他の部分よりも肉厚を薄くしており、平面視が長円状をなす破裂弁３１が設けられている。蓋部３の他端部には、平面視が矩形状をなす凹部３２が設けられており、該凹部３２の下側には突設部３３が設けられている。
蓋部３の一端部には、電池１の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放するために他の部分よりも肉厚を薄くしており、平面視が長円状をなす破裂弁３１が設けられている。蓋部３の他端部には、平面視が矩形状をなす凹部３２が設けられており、該凹部３２の下側には突設部３３が設けられている。
蓋部３の中央部には、平板状の頭部４１、及び円筒状の脚部４２を有し、断面視がＴ字状をなす負極端子４が、該負極端子４の表面を除き、合成樹脂製のガスケット５に包囲された状態で、蓋部３を貫通するように設けられている。負極端子４は、ニッケルめっきを施した鋼材からなり、加工後に焼き鈍されている。負極端子４は、ニッケル材から構成してもよい。電池１は、ケース２の負極端子４が設けられている部分以外の部分が正極（端子）とされる。
ガスケット５の下端部には、蓋部３の裏面に沿って、蓋部３の一端部側に延びるように設けられた、合成樹脂製の絶縁体６が当接している。該絶縁体６の凹部には、銅製であり、板状をなす集電体７が収容されている。該集電体７にはタブ７１が垂設され、該タブ７１に前記電極群の負極板に接続された負極リードが接続される。集電体７は、ニッケル材、又はニッケルめっきを施した鋼材から構成してもよい。
前記突設部３３には、アルミニウム製であり、板状をなす集電体８が接続されている。該集電体８に垂設したタブ８１に、前記電極群の正極板に接続された正極リードが接続される。
図４は、集電体７を示す斜視図である。
図４に示すように、集電体７の一端部に設けられた丸孔状の挿通孔７２には、集電体７の長手方向と一致する方向に２箇所、挿通孔７２の半径の略１／３の半径を有し、略半円状をなす切り欠き７２ａ，７２ａが設けられている。
図４に示すように、集電体７の一端部に設けられた丸孔状の挿通孔７２には、集電体７の長手方向と一致する方向に２箇所、挿通孔７２の半径の略１／３の半径を有し、略半円状をなす切り欠き７２ａ，７２ａが設けられている。
図５は、負極端子４の端部を加締めて集電体７に接合させる状態を示す斜視図、図６は蓋部３の要部を示す縦断面図である。図５において、蓋部３、ガスケット５、及び絶縁体６は省略している。
負極端子４を挿通孔７２を挿通させ（図５（ａ））、負極端子４の脚部４２の端部を加締めることにより加締め部４３が形成され、負極端子４は集電体７に固定される（図５（ｂ））。
図６に示すように、脚部４２が押し潰されるときに、脚部４２の変形部分が切り欠き７２ａ，７２ａに食い込み、切り欠き７２ａ，７２ａに係止されるので、加締め部４３は集電体７に良好に密着し、加締め部４３が挿通孔７２の中心軸に対して回転するのが抑制される。また、脚部４２は円筒状であるので、加締めは均一に行うことができ、加締め時に集電体７と負極端子４との間に接触不良が生じるのも抑制されている。
負極端子４を挿通孔７２を挿通させ（図５（ａ））、負極端子４の脚部４２の端部を加締めることにより加締め部４３が形成され、負極端子４は集電体７に固定される（図５（ｂ））。
図６に示すように、脚部４２が押し潰されるときに、脚部４２の変形部分が切り欠き７２ａ，７２ａに食い込み、切り欠き７２ａ，７２ａに係止されるので、加締め部４３は集電体７に良好に密着し、加締め部４３が挿通孔７２の中心軸に対して回転するのが抑制される。また、脚部４２は円筒状であるので、加締めは均一に行うことができ、加締め時に集電体７と負極端子４との間に接触不良が生じるのも抑制されている。
以上のように、負極端子４と集電体７との接合部分が回転抑止構造を有するので、本実施の形態においては、負極端子４と集電体７との接触状態が安定化し、電池１が落下する等して衝撃が加わった場合に、負極端子４と集電体７との間で接触不良が生じて、接続抵抗が上昇するのが抑制されている。
また、集電体７と加締め部４３とを溶接して回転抑止を図る必要がなく、蓋部３に取り付けられる絶縁体６等に変形が生じることがなく、電池１は、良好な品質及び密閉性を有する。
なお、挿通孔７２に設けられる切り欠き７２ａの個数、形状、及び大きさは、本実施の形態において説明した個数、形状、及び大きさに限定されるものではない。
また、集電体７と加締め部４３とを溶接して回転抑止を図る必要がなく、蓋部３に取り付けられる絶縁体６等に変形が生じることがなく、電池１は、良好な品質及び密閉性を有する。
なお、挿通孔７２に設けられる切り欠き７２ａの個数、形状、及び大きさは、本実施の形態において説明した個数、形状、及び大きさに限定されるものではない。
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、負極端子１４と集電体１１との接合部分の回転抑止構造が実施の形態１の回転抑止構造と異なる。
本発明の実施の形態２に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、負極端子１４と集電体１１との接合部分の回転抑止構造が実施の形態１の回転抑止構造と異なる。
図７は、負極端子１４の端部を集電体１１の挿通孔１１ａに挿通させる状態を示す斜視図、図８は、電池の蓋部の要部を示す縦断面図である。
図７に示すように、集電体１１の挿通孔１１ａの周縁部には、突起部１１ｂ，１１ｂ，…が周設されている。
負極端子１４の脚部１４ｂの端部を挿通孔１１ａに挿通させ、該端部を集電体１１に加締める場合、図８に示すように、該端部の変形部分に突起部１１ｂ，１１ｂ，…が食い込み、加締め部１４ｃは突起部１１ｂ，１１ｂ，…に係止されるので、加締め部１４ｃは、集電体１１に良好に密着し、挿通孔１１ａの中心軸に対して回転するのが抑制されている。突起部１１ｂ，１１ｂ，…は、挿通孔１１ａの周縁部に不連続に形成されているので、環状に突起部を形成する場合と異なり、負極端子１４を集電体１１に加締めるときに、負極端子１４の端部が集電体１１側に深く入り込むことができるとともに、回転抑止効果が高い。
図７に示すように、集電体１１の挿通孔１１ａの周縁部には、突起部１１ｂ，１１ｂ，…が周設されている。
負極端子１４の脚部１４ｂの端部を挿通孔１１ａに挿通させ、該端部を集電体１１に加締める場合、図８に示すように、該端部の変形部分に突起部１１ｂ，１１ｂ，…が食い込み、加締め部１４ｃは突起部１１ｂ，１１ｂ，…に係止されるので、加締め部１４ｃは、集電体１１に良好に密着し、挿通孔１１ａの中心軸に対して回転するのが抑制されている。突起部１１ｂ，１１ｂ，…は、挿通孔１１ａの周縁部に不連続に形成されているので、環状に突起部を形成する場合と異なり、負極端子１４を集電体１１に加締めるときに、負極端子１４の端部が集電体１１側に深く入り込むことができるとともに、回転抑止効果が高い。
上述の回転抑止構造を有するので、本実施の形態においては、負極端子１４と集電体１１の接触状態が安定化し、電池に衝撃が加わった場合においても、負極端子１４と集電体１１との間で接触不良が生じるのが抑制されている。
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、実施の形態１及び２の回転抑止構造を組み合わせた回転抑止構造を有する。
本発明の実施の形態３に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、実施の形態１及び２の回転抑止構造を組み合わせた回転抑止構造を有する。
図９は、負極端子４の端部を集電体１２の挿通孔１２ａに挿通させる状態を示す斜視図である。
図９に示すように、集電体１２の挿通孔１２ａには、実施の形態１に係る集電体７と同様に、略半円状の切り欠き１２ｂ，１２ｂが設けられており、さらに、該切り欠き１２ｂ，１２ｂを挟み、対向する状態で、半環状の突起部１２ｃ，１２ｃが周設されている。
図９に示すように、集電体１２の挿通孔１２ａには、実施の形態１に係る集電体７と同様に、略半円状の切り欠き１２ｂ，１２ｂが設けられており、さらに、該切り欠き１２ｂ，１２ｂを挟み、対向する状態で、半環状の突起部１２ｃ，１２ｃが周設されている。
以上のように構成されているので、負極端子４の脚部４２の端部を挿通孔１２ａに挿通させ、該端部を集電体１２に加締める場合に、該端部の変形部分が切り欠き１２ｂ，１２ｂに食い込むとともに、該端部の変形部分に突起部１２ｃ，１２ｃが食い込むので、加締め部は切り欠き１２ｂ，１２ｂ、及び突起部１２ｃ，１２ｃにおいて係止され、集電体１２に良好に密着し、加締め部が挿通孔１２の中心軸に対して回転するのがさらに良好に抑制される。
このとき、突起部１２ｃ，１２ｃは、挿通孔１２の周縁部に不連続に形成されているので、環状に突起部を形成する場合と異なり、負極端子４を集電体１２に加締めるときに、負極端子４の端部が集電体１２側に深く入り込むことができる。
このとき、突起部１２ｃ，１２ｃは、挿通孔１２の周縁部に不連続に形成されているので、環状に突起部を形成する場合と異なり、負極端子４を集電体１２に加締めるときに、負極端子４の端部が集電体１２側に深く入り込むことができる。
負極端子４と集電体１２との接合部分が、上述した回転抑止構造を有するので、本実施の形態においては、負極端子４と集電体１２との接触状態が安定化し、電池に衝撃が加わった場合においても、負極端子４と集電体１２との間で接触不良が生じるのが抑制されている。
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、負極端子４と集電体１３との接合部分の回転抑止構造が実施の形態１乃至３の回転抑止構造と異なる。
本発明の実施の形態４に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有し、負極端子４と集電体１３との接合部分の回転抑止構造が実施の形態１乃至３の回転抑止構造と異なる。
図１０は、負極端子４の端部を集電体１３の挿通孔１３ａに挿通させる状態を示す斜視図である。
図１０に示すように、実施の形態４に係る集電体１３の挿通孔１３ａは丸孔ではなく、略正方形状を有する。
以上のように構成されているので、負極端子４の脚部４２の端部を挿通孔１３ａに挿通させ、該端部を集電体１３に加締める場合に、該端部の変形部分が挿通孔１３ａの角部に食い込み、該角部に係止されるので、集電体１３に良好に密着し、加締め部が挿通孔１３の中心軸に対して回転するのが良好に抑制される。
図１０に示すように、実施の形態４に係る集電体１３の挿通孔１３ａは丸孔ではなく、略正方形状を有する。
以上のように構成されているので、負極端子４の脚部４２の端部を挿通孔１３ａに挿通させ、該端部を集電体１３に加締める場合に、該端部の変形部分が挿通孔１３ａの角部に食い込み、該角部に係止されるので、集電体１３に良好に密着し、加締め部が挿通孔１３の中心軸に対して回転するのが良好に抑制される。
負極端子４と集電体１３との接合部分が、上述した回転抑止構造を有するので、本実施の形態においては、負極端子４と集電体１３との接触状態が安定化し、電池に衝撃が加わった場合においても、負極端子４と集電体１３との間で接触不良が生じるのが抑制されている。
なお、前記実施の形態においては、挿通孔１３ａが略正方形状を有する場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、挿通孔は、正六角形、正八角形等の他の多角形状を有するものであってもよい。
また、挿通孔１３ａを多角形状にするのに加え、実施の形態１と同様に、挿通孔１３ａに切り欠きを設けたり、実施の形態２と同様に、挿通孔１３ａに突起部を設けたりすることにしてもよい。
なお、前記実施の形態においては、挿通孔１３ａが略正方形状を有する場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、挿通孔は、正六角形、正八角形等の他の多角形状を有するものであってもよい。
また、挿通孔１３ａを多角形状にするのに加え、実施の形態１と同様に、挿通孔１３ａに切り欠きを設けたり、実施の形態２と同様に、挿通孔１３ａに突起部を設けたりすることにしてもよい。
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有する。実施の形態５の回転抑止構造は、実施の形態４の回転抑止構造の変形例である。
本発明の実施の形態５に係る電池は、実施の形態１に係る電池１と同様の構成を有する。実施の形態５の回転抑止構造は、実施の形態４の回転抑止構造の変形例である。
図１１は、負極端子１５の端部を集電体１３の挿通孔１３ａに挿通させる状態を示す斜視図である。図中、図１０と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
実施の形態５に係る負極端子１５は、平板状の頭部１５ａと、角筒状をなし、平面視が略正方形である脚部１５ｂとを有する。
以上のように構成されているので、負極端子１５の脚部１５ｂの端部を挿通孔１３ａに挿通させ、該端部を集電体１３に加締める場合に、該端部の変形部分が挿通孔１３ａの角部に食い込み、加締め部は該角部に係止されるので、集電体１３に良好に密着する。従って、角孔に挿通された角筒は角孔に対し回転できないことと相まって、加締め部が挿通孔１３の中心軸に対して回転するのが良好に抑制される。
実施の形態５に係る負極端子１５は、平板状の頭部１５ａと、角筒状をなし、平面視が略正方形である脚部１５ｂとを有する。
以上のように構成されているので、負極端子１５の脚部１５ｂの端部を挿通孔１３ａに挿通させ、該端部を集電体１３に加締める場合に、該端部の変形部分が挿通孔１３ａの角部に食い込み、加締め部は該角部に係止されるので、集電体１３に良好に密着する。従って、角孔に挿通された角筒は角孔に対し回転できないことと相まって、加締め部が挿通孔１３の中心軸に対して回転するのが良好に抑制される。
負極端子１５と集電体１３との接合部分が、上述した回転抑止構造を有するので、本実施の形態においては、負極端子１５と集電体１３との接触状態が安定化し、電池に衝撃が加わった場合においても、負極端子１５と集電体１３との間で接触不良が生じるのが抑制されている。
なお、本実施の形態においては、挿通孔１３ａが略正方形状を有し、負極端子１５の脚部１５ｂが角筒状をなし、平面視が略正方形である場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、挿通孔及び負極端子の脚部は、平面視で正六角形、正八角形等の他の多角形状を有するものであってもよく、また、挿通孔の形状と前記脚部の平面形状とは一致していなくてもよい。
また、挿通孔１３ａを多角形状にし、脚部１５ｂを平面視で多角形状にするのに加え、実施の形態１と同様に、挿通孔１３ａに切り欠きを設けたり、実施の形態２と同様に、挿通孔１３ａに突起部を設けたりすることにしてもよい。
なお、本実施の形態においては、挿通孔１３ａが略正方形状を有し、負極端子１５の脚部１５ｂが角筒状をなし、平面視が略正方形である場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、挿通孔及び負極端子の脚部は、平面視で正六角形、正八角形等の他の多角形状を有するものであってもよく、また、挿通孔の形状と前記脚部の平面形状とは一致していなくてもよい。
また、挿通孔１３ａを多角形状にし、脚部１５ｂを平面視で多角形状にするのに加え、実施の形態１と同様に、挿通孔１３ａに切り欠きを設けたり、実施の形態２と同様に、挿通孔１３ａに突起部を設けたりすることにしてもよい。
以下に好適な実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、本実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
［実施例１］
実施例１として、前記実施の形態１に係る電池１と同一の構成を有する電池を作製した。
正極板は、以下のようにして作製した。
正極活物質として平均粒子径が３μｍであるＬｉＣｏＯ2 粒子、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）、及びバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＬｉＣｏＯ2 ／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝９４／３／３（質量部）となるように混合して正極合剤とし、これをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより正極ペーストを調整した。
この正極ペーストを、ＮＭＰを除いた正極合剤の質量が片面につき０．０２０ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み１３μｍであり、アルミニウム製の正極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１３０μｍとなるように極板をプレスし、正極集電体の両面に、合剤層が形成された正極板を得た。
実施例１として、前記実施の形態１に係る電池１と同一の構成を有する電池を作製した。
正極板は、以下のようにして作製した。
正極活物質として平均粒子径が３μｍであるＬｉＣｏＯ2 粒子、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）、及びバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、ＬｉＣｏＯ2 ／ＡＢ／ＰＶＤＦ＝９４／３／３（質量部）となるように混合して正極合剤とし、これをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させることにより正極ペーストを調整した。
この正極ペーストを、ＮＭＰを除いた正極合剤の質量が片面につき０．０２０ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み１３μｍであり、アルミニウム製の正極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１３０μｍとなるように極板をプレスし、正極集電体の両面に、合剤層が形成された正極板を得た。
負極板は、以下のようにして作製した。
負極活物質としてのグラファイト（黒鉛）、及びバインダとしてのＰＶＤＦを質量比で９０：１０となるように混合して負極合剤とし、これにＮＭＰを適量加えて分散させ、負極ペーストを得た。
この負極ペーストを、ＮＭＰを除いた負極合剤の質量が片面につき０．００９５ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み６μｍであり、銅製の負極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１４５μｍとなるように極板をプレスし、負極板を得た。
負極活物質としてのグラファイト（黒鉛）、及びバインダとしてのＰＶＤＦを質量比で９０：１０となるように混合して負極合剤とし、これにＮＭＰを適量加えて分散させ、負極ペーストを得た。
この負極ペーストを、ＮＭＰを除いた負極合剤の質量が片面につき０．００９５ｇ／ｃｍ2 となるように、ドクターブレードを用いて、厚み６μｍであり、銅製の負極集電体の両面に均一に塗布した後、１５０℃で１時間の乾燥を行った。そして、室温にて厚みが１４５μｍとなるように極板をプレスし、負極板を得た。
セパレータとしては、厚み１６μｍ程度のポリエチレン製微多孔性膜を用いた。
電極群は、前記正極板と負極板とでセパレータを挟み、これを巻回して、作製した。
非水電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で３：７で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１．１ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを用いた。
電極群は、前記正極板と負極板とでセパレータを挟み、これを巻回して、作製した。
非水電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で３：７で混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１．１ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを用いた。
そして、前記実施の形態１に係る負極端子４を集電体７に加締めて蓋部３に固定し、集電体７，８のタブ７１，８１に、それぞれ前記電極群の負極リード，正極リードを接続し、蓋部３に接続された状態で、該電極群をケース２に収容し、蓋部３をケース２の開口部に固定して溶接した。そして、注液孔から前記非水電解質を注入し、注液孔を封口して、電池１を作製した。
電池１は縦５０ｍｍ、横３４ｍｍ、厚み４ｍｍであり、負極端子４の脚部４２は、外径１ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、集電体７は、厚み０．２ｍｍ、挿通孔７２の内径は１．０５ｍｍ、切り欠き７２ａ，７２ａの半径は０．１５ｍｍである。
電池１は縦５０ｍｍ、横３４ｍｍ、厚み４ｍｍであり、負極端子４の脚部４２は、外径１ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、集電体７は、厚み０．２ｍｍ、挿通孔７２の内径は１．０５ｍｍ、切り欠き７２ａ，７２ａの半径は０．１５ｍｍである。
［実施例２］
集電体として、前記実施の形態２に係る集電体１１を用い、負極端子として前記実施の形態２に係る負極端子１４を用い、該集電体１１に負極端子１４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして、電池を作製した。
集電体１１の突起部１１ｂは、幅０．４ｍｍ、突出長０．２ｍｍ、厚み０．２ｍｍである。
集電体として、前記実施の形態２に係る集電体１１を用い、負極端子として前記実施の形態２に係る負極端子１４を用い、該集電体１１に負極端子１４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして、電池を作製した。
集電体１１の突起部１１ｂは、幅０．４ｍｍ、突出長０．２ｍｍ、厚み０．２ｍｍである。
［実施例３］
集電体として、前記実施の形態３に係る集電体１２を用い、該集電体１２に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
集電体１２の挿通孔１２ａの内径は１．０５ｍｍ、切り欠き１２ｂ，１２ｂの半径は０．１５ｍｍである。また、突起部１２ｃは、円弧長１．３５ｍｍ、突出長０．２ｍｍ、厚み０．２ｍｍである。
集電体として、前記実施の形態３に係る集電体１２を用い、該集電体１２に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
集電体１２の挿通孔１２ａの内径は１．０５ｍｍ、切り欠き１２ｂ，１２ｂの半径は０．１５ｍｍである。また、突起部１２ｃは、円弧長１．３５ｍｍ、突出長０．２ｍｍ、厚み０．２ｍｍである。
［実施例４］
集電体として、前記実施の形態４に係る集電体１３を用い、該集電体１３に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
集電体１３の挿通孔１３ａの一辺の長さは１．０５ｍｍである。
集電体として、前記実施の形態４に係る集電体１３を用い、該集電体１３に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
集電体１３の挿通孔１３ａの一辺の長さは１．０５ｍｍである。
［実施例５］
集電体として、前記実施の形態５に係る集電体１３を用い、負極端子として前記実施の形態５に係る負極端子１５を用い、該集電体１３に負極端子１５を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
負極端子１５の脚部１５ｂの一辺の長さは、１ｍｍである。
集電体として、前記実施の形態５に係る集電体１３を用い、負極端子として前記実施の形態５に係る負極端子１５を用い、該集電体１３に負極端子１５を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
負極端子１５の脚部１５ｂの一辺の長さは、１ｍｍである。
[比較例]
集電体として、図１３に示す集電体５７を用い、該集電体５７に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
集電体として、図１３に示す集電体５７を用い、該集電体５７に負極端子４を加締めたこと以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
[電池の落下試験]
実施例１乃至５及び比較例の電池を各１０個作製し、以下の落下試験を行った。
落下試験は、電池を１．５ｍの高さからコンクリート面へと自由落下させて実施した。電池の６面を順に下に向けて落下させるのを１サイクルとし、各電池につき、１０サイクル落下させた後の電池の内部抵抗の測定を行った。初期値に対して、１０ｍΩ以上の抵抗上昇があった場合を不合格とし、該抵抗上昇がなかった場合を合格とした。この落下試験の結果を下記の表１に示す。表１中の数字は、電池の個数を表す。
実施例１乃至５及び比較例の電池を各１０個作製し、以下の落下試験を行った。
落下試験は、電池を１．５ｍの高さからコンクリート面へと自由落下させて実施した。電池の６面を順に下に向けて落下させるのを１サイクルとし、各電池につき、１０サイクル落下させた後の電池の内部抵抗の測定を行った。初期値に対して、１０ｍΩ以上の抵抗上昇があった場合を不合格とし、該抵抗上昇がなかった場合を合格とした。この落下試験の結果を下記の表１に示す。表１中の数字は、電池の個数を表す。
比較例の場合、６割の電池の接触状態が悪化し、接続抵抗が上昇したのに対し、実施例１乃至５の場合、全て合格であったことが分かる。
以上より、本実施例の集電体と負極端子との接合部分は、負極端子の回転を抑止する回転抑止構造を有するので、集電体と負極端子との接触状態が安定化し、電池が落下して衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制されていることが確認された。
以上より、本実施例の集電体と負極端子との接合部分は、負極端子の回転を抑止する回転抑止構造を有するので、集電体と負極端子との接触状態が安定化し、電池が落下して衝撃が加わった場合に接触不良が生じて接続抵抗が上昇するのが抑制されていることが確認された。
なお、前記実施の形態１乃至５においては、電池１が、蓋部３に負極端子４を貫通させるリチウムイオン二次電池である場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。蓋部に正極端子を貫通させる電池につき、正極端子と集電体との接合部分に、本発明に係る回転抑止構造を適用することにしてもよい。この場合、ケースが鉄製となり、前記集電体がアルミニウム製となり、正極端子がアルミニウム製となる。
そして、前記実施の形態１乃至５においては、ケース２が略直方体状をなす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の回転抑制構造は、ケース２の開口面が長円状をなす、すなわち、幅狭の側面が曲面状をなすように構成された角型のリチウムイオン二次電池に適用することが可能であり、円筒型のリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。
さらに、本発明の回転抑止構造は、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等の他の二次電池に適用することが可能であり、一次電池に適用することも可能である。
そして、前記実施の形態１乃至５においては、ケース２が略直方体状をなす場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、本発明の回転抑制構造は、ケース２の開口面が長円状をなす、すなわち、幅狭の側面が曲面状をなすように構成された角型のリチウムイオン二次電池に適用することが可能であり、円筒型のリチウムイオン二次電池に適用することも可能である。
さらに、本発明の回転抑止構造は、ニッケル・水素二次電池、ニッケル・カドミウム二次電池等の他の二次電池に適用することが可能であり、一次電池に適用することも可能である。
１ 電池
２ ケース
３ 蓋部
３１ 破裂弁
３２ 凹部
３３ 突設部
４、１４、１５ 負極端子
４１、１４ａ、１５ａ 頭部
４２、１４ｂ、１５ｂ 脚部
４３、１４ｃ 加締め部
５ ガスケット
６ 絶縁体
７、８、１１、１２、１３ 集電体
７１、８１ タブ
７２、１１ａ、１２ａ、１３ａ 挿通孔
７２ａ、１２ｂ 切り欠き
１１ｂ、１２ｃ 突起部
２ ケース
３ 蓋部
３１ 破裂弁
３２ 凹部
３３ 突設部
４、１４、１５ 負極端子
４１、１４ａ、１５ａ 頭部
４２、１４ｂ、１５ｂ 脚部
４３、１４ｃ 加締め部
５ ガスケット
６ 絶縁体
７、８、１１、１２、１３ 集電体
７１、８１ タブ
７２、１１ａ、１２ａ、１３ａ 挿通孔
７２ａ、１２ｂ 切り欠き
１１ｂ、１２ｃ 突起部
Claims (6)
- 電池ケースの蓋部を貫通する端子と、
該端子が挿通する挿通孔が設けられ、前記蓋部の内面側に配され、前記挿通孔を挿通した前記端子の端部を加締めることにより前記端子と接合される集電体と、
前記端子及び前記集電体と、前記蓋部との間に介在される絶縁体と
を備える電池において、
前記集電体と前記端子との接合部分は、回転を抑止する回転抑止構造を有することを特徴とする電池。 - 前記回転抑止構造は、前記集電体の前記挿通孔の周縁部に設けられた切り欠きにより構成される請求項１に記載の電池。
- 前記回転抑止構造は、前記集電体の前記挿通孔の周縁部に、複数周設された突起部により構成される請求項１又は２に記載の電池。
- 前記回転抑止構造は、前記挿通孔が多角形状をなすことにより構成される請求項１乃至３のいずれかに記載の電池。
- 前記回転抑止構造は、前記端子の前記挿通孔を挿通する部分が平面視で多角形状をなすことにより構成される請求項４に記載の電池。
- 非水電解質を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の電池。
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